JP4141197B2 - 反応発泡成形用ダイおよび反応発泡成形装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応発泡成形用ダイおよび反応発泡成形装置、詳しくは、複数の反応性原料を反応させて発泡成形するための反応発泡成形用ダイ、および、そのダイを備える反応発泡成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、たとえば、イソシアネート成分およびポリオール成分を原料とし、これにフロンや代替フロンを発泡剤として用いて、これらをミキシングヘッドにおいて高圧で混合した後に射出して、反応させながら金型に注入する反応射出成形法（ＲＩＭ法）によって、ポリウレタンフォームなどの発泡体を成形することが広く知られている。
【０００３】
また、近年、オゾン層の破壊の原因とされるフロンや代替フロンの使用が全廃となることから、このような発泡成形において、発泡剤として、フロンや代替フロンに代えて、二酸化炭素や窒素などの不活性ガスを用いることが種々提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、このような発泡成形において、たとえば、シート状の発泡体などを成形する場合には、イソシアネート成分およびポリオール成分をミキシングヘッドで混合した後に、金型に注入することに代えて、Ｔダイなどを用いて連続的に吐出して、フリー発泡させることが考えられる。
【０００５】
しかし、発泡剤として不活性ガスを用いる場合には、イソシアネート成分およびポリオール成分に、不活性ガスを所定の圧力下において十分に溶解しておく必要があるため、たとえば、不活性ガスが溶解されているイソシアネート成分およびポリオール成分を、ミキシングヘッドにおいて高圧で混合した後に、Ｔダイからそのまま吐出すると、イソシアネート成分とポリオール成分との反応が十分でないままの状態で、不活性ガスが膨張してしまうため、発泡のバランスが崩れ、良好な発泡体を成形することができないという不具合を生じる。
【０００６】
本発明は、このような不具合に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、二酸化炭素や窒素などの不活性流体を用いても、吐出によって連続して発泡成形することのできる、反応発泡成形用ダイ、および、そのダイを備える反応発泡成形装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、不活性流体が溶解された複数の反応性原料の混合物を反応させる反応部と、前記反応部で反応した前記混合物を吐出する吐出部とを備え、前記反応性原料を発泡成形するための反応発泡成形用ダイであって、前記反応部に形成され、前記混合物が流入される流入路と、前記吐出部に形成され、前記流入路に対して、前記混合物の流入方向における下流側から直接接続され、開口断面積が、前記流入路に連続する部分から、前記流入方向における下流側へ向かって、前記流入路の開口断面積より次第に狭く形成されており、前記流入路内の前記混合物に圧力を付与するための絞りと、前記吐出部に形成され、前記絞りに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記絞りを通過した前記混合物を、前記流入方向に対して直交する幅方向に広げるためのマニホールドと、前記吐出部に形成され、前記マニホールドに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記幅方向に延びるように開口形成されており、前記マニホールドに流入した前記混合物を吐出する吐出口とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によると、絞りによって、流入路に流入した反応性原料の混合物の吐出口への流出が制限されるので、流入路内において混合物に所定の圧力が付与される。そのため、流入路内において、混合物の反応を、所定の圧力を保持しつつ促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。また、絞りを通過した混合物は、マニホールド内において幅方向に広がり、吐出口から吐出される。そのため、マニホールドによって、幅方向に延びるように開口形成されている吐出口から、混合物を良好に吐出させることができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記絞りは、前記流入方向における下流側へ向かって開口断面積が次第に狭くなる円錐状の流入口部と、前記幅方向における前記流入口部の両側から前記マニホールドに向かって次第に広がるように形成された流入案内部とを含んでいることを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記吐出口における前記幅方向と直交する縦方向の開口長さが、前記絞りの前記縦方向の開口長さよりも、短く形成されていることを特徴としている。
【００１２】
このような構成によると、吐出口における縦方向の開口長さが、絞りの縦方向の開口長さよりも短く形成されているので、マニホールド内においては、混合物にさらに圧力が付与される。そのため、マニホールド内においても、混合物の反応を、所定の圧力を保持しつつ促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、より一層、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記流入路が形成される流入部と、前記吐出口および前記マニホールドが形成される吐出部とが、分割可能に形成されており、前記絞りが、前記吐出部に形成されていることを特徴としている。
【００１４】
このような構成によると、流入部と吐出部とが分割可能に形成されているので、反応性原料の種類やその他の成形条件などに応じて、最適の圧力付与時間が得られる長さの流入路を備える流入部を、吐出部に接続することができる。そのため、反応性原料の種類やその他の成形条件などにかかわらず、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、反応発泡成形装置であって、反応性原料を供給する原料供給手段、不活性流体を供給する不活性流体供給手段、前記原料供給手段によって供給された反応性原料に、前記不活性流体供給手段によって供給された不活性流体を予備混合する予備混合手段、および、予備混合手段によって、不活性流体が予備混合された反応性原料において、反応性原料に不活性流体を溶解させるための溶解手段を備える複数の原料調製手段と、各前記原料調製手段により調製された不活性流体が溶解された反応性原料を混合する混合手段と、前記混合手段によって混合された反応性原料の混合物を反応させる反応部と、前記反応部で反応した前記混合物を吐出する吐出部とを含むダイとを備え、前記ダイは、前記反応部に形成され、前記混合物が流入される流入路と、前記吐出部に形成され、前記流入路に対して、前記混合物の流入方向における下流側から直接接続され、開口断面積が、前記流入路に連続する部分から、前記流入方向における下流側へ向かって、前記流入路の開口断面積より次第に狭く形成されており、前記流入路内の前記混合物に圧力を付与するための絞りと、前記吐出部に形成され、前記絞りに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記絞りを通過した前記混合物を、前記流入方向に対して直交する幅方向に広げるためのマニホールドと、前記吐出部に形成され、前記マニホールドに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記幅方向に延びるように開口形成されており、前記マニホールドに流入した前記混合物を吐出する吐出口とを備えていることを特徴としている。
【００１６】
このような構成によると、各原料調製手段において、原料供給手段から反応性原料が供給され、不活性流体供給手段から不活性流体が供給され、これらが予備混合手段において混合された後、溶解手段によって、反応性原料に不活性流体が溶解される。次いで、混合手段によって、各原料調製手段により調製された不活性流体が溶解された反応性原料が混合され、その後ダイから吐出される。
【００１７】
そして、ダイにおいては、絞りによって、流入路に流入した反応性原料の混合物の吐出口への流出が制限されるので、流入路内において混合物に所定の圧力が付与される。そのため、流入路内において、混合物の反応を、所定の圧力を保持して不活性流体を溶解させたまま、促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。また、絞りを通過した混合物は、マニホールド内において幅方向に広がり、吐出口から吐出される。そのため、マニホールドによって、幅方向に延びるように開口形成されている吐出口から、混合物を良好に吐出させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の反応発泡成形用ダイを備える反応発泡成形装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００１９】
図１において、この反応発泡成形装置１は、２種類の反応性原料を反応させて、マイクロセルラーフォームを連続して発泡成形するための反応発泡成形装置であって、第１の反応性原料（以下、第１原料成分とする。）を供給するための原料調製手段としての第１調製部２、第２の反応性原料（以下、第２原料成分とする。）を供給するための調製手段としての第２調製部３、混合手段としての混合ヘッド４およびダイ５を備えている。
【００２０】
第１調製部２および第２調製部３は、大略同一の装置構成とされている。第１調製部２は、第１原料タンク６、原料供給手段としての第１原料供給ポンプ８、第１不活性流体タンク１０、不活性流体供給手段としての第１不活性流体供給ポンプ１２、予備混合手段としての第１予備混合ユニット１４、溶解手段としての第１高圧加熱ヒータ１６を備えている。
【００２１】
また、第２調製部３は、第２原料タンク７、原料供給手段としての第２原料供給ポンプ９、第２不活性流体タンク１１、不活性流体供給手段としての第２不活性流体供給ポンプ１３、予備混合手段としての第２予備混合ユニット１５、溶解手段としての第２高圧加熱ヒータ１７を備えている。
【００２２】
第１原料タンク６および第２原料タンク７には、互いに反応する反応性原料がそれぞれ貯蔵されており、たとえば、マイクロセルラーポリウレタンフォームを発泡成形する場合には、第１原料タンク６には、ポリイソシアネート化合物などの第１原料成分が貯蔵され、また、第２原料タンク７には、ポリオール化合物などの第２原料成分が貯蔵されている。
【００２３】
第１原料供給ポンプ８は、第１原料タンク６の下流側に接続されており、第１原料成分を所定量および所定圧力で、第１予備混合ユニット１４に輸送するように構成されている。
【００２４】
第２原料供給ポンプ９は、第２原料タンク７の下流側に接続されており、第２原料成分を所定量および所定圧力で、第２予備混合ユニット１５に輸送するように構成されている。
【００２５】
第１不活性流体タンク１０および第２不活性流体タンク１１には、二酸化炭素や窒素などの不活性流体がそれぞれ貯蔵されており、第１不活性流体タンク１０の下流側に接続される第１不活性流体供給ポンプ１２によって、第１不活性流体タンク１０内の不活性流体が、所定量および所定圧力で、第１予備混合ユニット１４に輸送されるように構成され、第２不活性流体タンク１１の下流側に接続される第２不活性流体供給ポンプ１３によって、第２不活性流体タンク１１内の不活性流体が、所定量および所定圧力で、第２予備混合ユニット１５に輸送されるように構成されている。
【００２６】
第１予備混合ユニット１４は、第１原料供給ポンプ８、および、第１不活性流体供給ポンプ１２の下流側において、これらとそれぞれ接続されており、第１原料供給ポンプ８から供給される第１原料成分と、第１不活性流体供給ポンプ１２から供給される不活性流体とを連続的に予備混合するように構成されている。より具体的には、第１予備混合ユニット１４においては、第１原料供給ポンプ８から所定圧力で供給される第１原料成分と、第１不活性流体供給ポンプ１２から所定圧力で供給される不活性流体とを、それぞれ定量された所定の割合において、物理的に衝突させて連続的に予備混合するように構成されている。
【００２７】
第２予備混合ユニット１５は、第２原料供給ポンプ９、および、第２不活性流体供給ポンプ１３の下流側において、これらとそれぞれ接続されており、第２原料供給ポンプ９から供給される第２原料成分と、第２不活性流体供給ポンプ１３から供給される不活性流体とを連続的に予備混合するように構成されている。より具体的には、第２予備混合ユニット１５においては、第２原料供給ポンプ９から所定圧力で供給される第２原料成分と、第２不活性流体供給ポンプ１３から所定圧力で供給される不活性流体とを、それぞれ定量された所定の割合において、物理的に衝突させて連続的に予備混合するように構成されている。
【００２８】
第１高圧加熱ヒータ１６は、第１予備混合ユニット１４の下流側に接続されており、第１混合ユニット１４によって不活性流体が予備混合された第１原料成分において、第１原料成分に不活性流体を溶解させるように構成されている。より具体的には、第１高圧加熱ヒータ１６は、耐圧配管の周りにヒータが設けられており、第１原料成分および不活性流体の混合物を、耐圧配管中に通過させて、そのまま加圧（保圧）しながら必要によりヒータで加熱することにより、第１原料成分に不活性流体を連続的に溶解させるように構成されている。
【００２９】
第２高圧加熱ヒータ１７は、第２予備混合ユニット１５の下流側に接続されており、第２混合ユニット１５によって不活性流体が予備混合された第２原料成分において、第２原料成分に不活性流体を溶解させるように構成されている。より具体的には、第２高圧加熱ヒータ１７は、耐圧配管の周りにヒータが設けられており、第２原料成分および不活性流体の混合物を、耐圧配管中に通過させて、そのまま加圧（保圧）しながら必要によりヒータで加熱することにより、第２原料成分に不活性流体を連続的に溶解させるように構成されている。
【００３０】
そして、第１調製部２においては、まず、第１原料タンク６に貯蔵されている第１原料成分を、第１原料供給ポンプ８によって、たとえば、１０〜３０ＭＰａの圧力で、第１予備混合ユニット１４に供給するとともに、それと同時に、第１不活性流体タンク１０に貯蔵されている不活性流体を、第１不活性流体供給ポンプ１２によって、たとえば、１０〜３０ＭＰａの圧力で、第１予備混合ユニット１４に供給する。これによって、第１原料成分および不活性流体が高圧で第１予備混合ユニット１４に供給されるので、第１予備混合ユニット１４において、これらが良好に衝突混合される。なお、第１予備混合ユニット１４における混合圧は、１０〜３０ＭＰａとなるように調整することが好ましい。
【００３１】
そして、このように供給された第１原料成分および不活性流体を第１予備混合ユニット１４において連続的に予備混合した後、次いで、第１高圧加熱ヒータ１６において、第１原料成分および不活性流体の混合物を、加圧（保圧）および／または加熱することにより、第１原料成分中に不活性流体を連続的に溶解する。不活性流体を第１原料成分中に溶解するための条件は、第１原料成分中に不活性流体を、十分に溶解させることができれば、好ましくは、実質的に完全溶解させることができれば、特に制限はなく、その目的および用途などによって適宜調整すればよく、たとえば、５〜３０ＭＰａ、１〜５００秒で、溶解温度は、３０〜１００℃であることが好ましい。
【００３２】
また、第２調製部３においても、まず、第２原料タンク７に貯蔵されている第２原料成分を、第２原料供給ポンプ９によって、たとえば、１０〜３０ＭＰａの圧力で、第２予備混合ユニット１５に供給するとともに、それと同時に、第２不活性流体タンク１１に貯蔵されている不活性流体を、第２不活性流体供給ポンプ１３によって、たとえば、１０〜３０ＭＰａの圧力で、第２予備混合ユニット１５に供給する。これによって、第２原料成分および不活性流体が高圧で第２予備混合ユニット１５に供給されるので、第２予備混合ユニット１５において、これらが良好に衝突混合される。なお、第２予備混合ユニット１５における混合圧は、１０〜３０ＭＰａとなるように調整することが好ましい。
【００３３】
そして、このように供給された第２原料成分および不活性流体を第２予備混合ユニット１５において連続的に予備混合した後、次いで、第２高圧加熱ヒータ１７において、第２原料成分および不活性流体の混合物を、加圧（保圧）および／または加熱することにより、第２原料成分中に不活性流体を連続的に溶解する。不活性流体を第２原料成分中に溶解するための条件は、第２原料成分中に不活性流体を、十分に溶解させることができれば、好ましくは、実質的に完全溶解させることができれば、特に制限はなく、その目的および用途などによって適宜調整すればよく、たとえば、５〜３０ＭＰａ、１〜５００秒で、溶解温度は、３０〜１００℃であることが好ましい。
【００３４】
そして、この反応発泡成形装置１では、第１調製部２によって調製された不活性流体が溶解された第１原料成分（以下、第１調製成分とする。）と、第２調製部３によって調製された不活性流体が溶解された第２原料成分（以下、第２調製成分とする。）とを、次に述べる混合ヘッド４において混合して、反応させながらダイ５に注入し、連続して発泡成形させる。
【００３５】
混合ヘッド４は、第１高圧加熱ヒータ１６および第２高圧加熱ヒータ１７の下流側において、これら第１高圧加熱ヒータ１６および第２高圧加熱ヒータ１７と接続されており、第１調製成分および第２調製成分を混合してダイ５に注入するように構成されている。
【００３６】
より具体的には、混合ヘッド４は、図２に示すように、正面視において上部が略矩形状であって下部が略台形状に形成されている略五角形状のヘッド本体１８に、第１調製成分が流入する第１流入路１９、第２調製成分が流入する第２流入路２０、第１調製成分および第２調製成分を混合する混合流路２１が形成されている。
【００３７】
なお、以下の説明において、便宜上、図２の紙面上側を混合ヘッド４およびダイ５の上側、紙面下側を混合ヘッド４およびダイ５の下側とする。
【００３８】
第１流入路１９は、その上流側端部がヘッド本体１８の上面一方側方において開放され第１高圧加熱ヒータ１６に接続されており、その途中がヘッド本体１８の中央部に向かうように略くの字状に屈曲され、その下流側端部が混合流路２１の上流側端部に接続されるように形成されている。なお、第１流入路１９の下流側端部と混合流路２１の上流側端部との間には、それらよりも開口断面積の小さい第１流入接続路２２が連通形成されており、この第１流入接続路２２によって、第１流入路１９から混合流路２１に流入する第１調製成分の流入量を一定量に制限し、かつ、混合流路２１内の圧力を保持するようにしている。
【００３９】
第２流入路２０は、その上流側端部がヘッド本体１８の上面他方側方において開放され第２高圧加熱ヒータ１７に接続されており、その途中がヘッド本体１８の中央部に向かうように略くの字状に屈曲され、その下流側端部が混合流路２１の上流側端部に接続されるように形成されている。なお、第２流入路２０の下流側端部と混合流路２１の上流側端部との間には、それらよりも開口断面積の小さい第２流入接続路２３が連通形成されており、この第２流入接続路２３によって、第２流入路２０から混合流路２１に流入する第２調製成分の流入量を一定量に制限し、かつ、混合流路２１内の圧力を保持するようにしている。
【００４０】
混合流路２１は、ヘッド本体１８の中央部において上下方向に沿って形成され、その下流側端部がヘッド本体１８の下面において開放されダイ５に接続されており、その上流側端部がヘッド本体１８の中央部における上下方向途中まで形成され、その上流側端部近傍の内周側面には、第１流入接続路２２および第２流入接続路２３が、互いに対向状に臨むように開口形成されている。
【００４１】
そして、混合ヘッド４においては、第１高圧加熱ヒータ１６から輸送される第１調製成分が第１流入路１９に流入し、次いで、その第１調製成分が、第１流入接続路２２を介して混合流路２１に所定の流入量で流入される。また、第２高圧加熱ヒータ１７から輸送される第２調製成分が第２流入路２０に流入し、次いで、その第２調製成分が、第２流入接続路２３を介して混合流路２１に所定の流入量で流入される。そして、混合流路２１では、その上流側端部において、第１流入接続路２２および第２流入接続路２３が、互いに対向状に臨むように開口形成されているので、第１流入接続路２２から混合流路２１に流入した第１調製成分と、第２流入接続路２３から混合流路２１に流入した第２調製成分とが、対向状に衝突混合され、それら第１調製成分と第２調製成分との混合物（以下、混合成分とする。）が、互いに反応しながら、その下流側端部に向かって流され、ダイ５に向けて流出される。
【００４２】
なお、この混合ヘッド４には、図示しないが、混合流路２１内に進退可能な開閉ゲートが設けられており、この開閉ゲートの進出により、第１流入接続路２２および第２流入接続路２３における混合流路２１に臨む開口部が閉鎖され、開閉ゲートの退避により、第１流入接続路２２および第２流入接続路２３における混合流路２１に臨む開口部が開放されるように構成されている。
【００４３】
ダイ５は、流入路としての反応流路２４が形成される流入部としての反応部２５と、絞り２６、マニホールド２７および吐出口２８が形成される吐出部２９とを備える、正面視において略Ｔ字状をなし、反応部２５と吐出部２９とが分割可能に形成されている。
【００４４】
反応部２５は、略矩形状に形成されている反応部本体３０の中央部において、反応流路２４が上下方向に沿って貫通形成されている。反応流路２４は、混合ヘッド４の混合流路２１とほぼ同一の開口断面積で形成されており、その上流側端部が、混合ヘッド４の混合流路２１に接続されるとともに、その下流側端部が、吐出部２９の絞り２６に接続されている。なお、この反応部２５は、混合成分の種類（反応性）や、その他の形成条件に応じた長さで反応流路２４が形成されているものが、適宜用意される。
【００４５】
吐出部２９は、図３に示すように、略細長略矩形状に形成されているロア部材３１と、同じく略細長略矩形状に形成されているアッパ部材３２とを備えており、それらを重ねて接合することにより構成されている。
【００４６】
ロア部材３１は、図４に示すように、その背面（すなわち、アッパ部材３２と接合される内面）に、絞り溝３３、マニホールド溝３４および吐出溝３５が形成されている。
【００４７】
絞り溝３３は、ロア部材３１の長手方向中央部上側に形成され、下側流入口溝３６および流入案内溝３７を備えている。下側流入口溝３６は、背面視略半円状かつ側断面視三角形状（図６参照）の半円錐状をなし、図６に示すように、上側から下側に向かって、溝深さが次第に浅くなるように形成されている。また、下側流入口溝３６は、その上端がロア部材３１の上面から開放され、下端がマニホールド溝３４に連通するように形成されている。
【００４８】
流入案内溝３７は、図４に示すように、背面視略三角形状をなし、下側流入口溝３６から長手方向両側に対称に形成されている。各流入案内溝３７は、上側から下側に向かって、下側流入口溝３６よりも浅い溝深さ（より具体的には、上側から下側に向かって溝深さが次第に浅くなる下側流入口溝３６の下端の溝深さとほぼ同じ溝深さ）であって、同一の溝深さで、背面視において下側流入口溝３６から次第に広がるように形成されている。また、各流入案内溝３７は、下側流入口溝３６の各側端と連通した状態において、その上端がロア部材３１の上面から開放され、その下端がマニホールド溝３４に連通するように形成されている。
【００４９】
マニホールド溝３４は、ロア部材３１の上下方向中央部に形成され、図６に示すように、側断面略半円形状であって、図４に示すように、吐出部２９の長手方向、すなわち、混合成分の流入方向に対して直交する幅方向に延びるように略細長略矩形状に形成されている。
【００５０】
吐出溝３５は、ロア部材３１の下側に形成され、図６に示すように、流入案内溝３７よりも浅い同一の溝深さで、図４に示すように、マニホールド溝３４と並行して、吐出部２９の長手方向、すなわち、混合成分の流入方向に対して直交する幅方向に延び、かつ、マニホールド溝３４の幅方向よりもやや短くなる略細長略矩形状に形成されている。吐出溝３５は、その上端がマニホールド溝３４と連通し、その下端がロア部材３１の下面から開放されるように形成されている。
【００５１】
また、アッパ部材３２は、図５に示すように、その背面（すなわち、ロア部材３１と接合される内面）に、上側流入口溝３８が形成されている。
【００５２】
上側流入口溝３８は、ロア部材３１とアッパ部材３２との接合状態において、絞り溝３３の下側流入口溝３６と対向するように、アッパ部材３２の長手方向中央部上側に形成され、背面視略半円状かつ側断面視三角形状（図６参照）の半円錐状をなし、図６に示すように、上側から下側に向かって、溝深さが次第に浅くなるように形成されている。また、上側流入口溝３８は、その上端がアッパ部材３２の上面から開放されるように形成されている。なお、このアッパ部材３２の背面は、上側流入口溝３８が形成されている部分以外は面一に形成されている。
【００５３】
そして、吐出部２９は、図６に示すように、これらロア部材３１とアッパ部材３２とが重ねられて接合されることにより形成されている。
【００５４】
すなわち、これらロア部材３１およびアッパ部材３２が接合されることにより、下側流入口溝３６と上側流入口溝３８とが対向して、図４に示すように、背面視円形であって、図６に示すように、上側から下側に向かって開口断面積が次第に狭くなる円錐状の流入口部３９が形成される。また、流入案内溝３７と面一とされるアッパ部材３２の背面とが対向して、上側から下側に向かって、図６に示すように、開口断面積がほぼ等しく、図２に示すように、流入口部３９の両側からマニホールド２７に向かって次第に広がる流入案内部４０が形成される。そして、この流入口部３９と流入案内部４０とによって絞り２６が形成される。
【００５５】
また、マニホールド溝３４と、面一とされるアッパ部材３２の背面とが対向して、図６に示すように、側断面略半円形状であって、図２に示すように、幅方向に延びる略細長略矩形状のマニホールド２７が形成される。
【００５６】
また、吐出溝３５と、面一とされるアッパ部材３２の背面とが対向して、図６に示すように、吐出溝３５における幅方向と直交する縦方向の開口長さＸ１が、絞り２６の流入案内部４０における縦方向の開口長さＸ２よりも、短く形成され、図２に示すように、マニホールド２７よりも短い範囲において、幅方向に延びる略細長略矩形状の吐出口２８が形成される。
【００５７】
これによって、混合ヘッド４からダイ５に流入される混合成分は、図２に示すように、まず、反応部２５の反応流路２４内に流入される。そして、このダイ５では、吐出部２９の絞り２６において、流入口部３９の下流側端部の開口断面積および流入案内部４０の開口断面積が、反応流路２４の開口断面積よりも狭く形成されているので、絞り２６によって、反応流路２４に流入した混合成分のマニホールド２７への流出が絞られるので、反応流路２４内において混合成分に背圧が付与される。そのため、反応流路２４内において、混合成分の反応を、背圧を保持して、不活性流体を溶解させたまま、促進することができる。そのため、混合成分は、反応流路２４内において、反応しつつ微細な気泡の核を形成することができる。
【００５８】
次いで、反応流路２４から流出される混合成分は、絞り２６において流出が制限されながら、マニホールド２７内に流れ込む。絞り２６では、流入口部３９が略円錐状に形成されているため、混合成分の流出を徐々に制限することができ、また、これとともに、流入案内部４０が流入口部３９の両側からマニホールド２７に向かって次第に広がるように形成されているため、マニホールド２７の幅方向に広く流出させることができる。そのため、この絞り２６によって、反応流路２４からの混合成分の流出を、円滑に制限しながら、マニホールド２７の幅方向に広く流出させることができる。
【００５９】
そして、絞り２６を通過し、マニホールド２７に流入した混合成分は、マニホールド２７内において幅方向に広がり、その後、吐出口２８から良好に吐出される。マニホールド２７では、混合成分が、側断面略半円形状に形成されているマニホールド溝３４内を円滑に幅方向に流れるが、このダイ５では、吐出口２８の開口断面積（幅方向と直交する縦方向の開口長さＸ１）が、絞り２６の流入案内部４０の開口断面積（縦方向の開口長さＸ２）よりも、狭く（短く）形成されているので、マニホールド２７内においては、混合成分にさらに背圧が付与される。そのため、マニホールド２７内においても、混合成分の反応を、背圧を保持しつつ促進することができ、混合成分における微細な気泡の核の形成および成長を、より一層図ることができる。
【００６０】
そして、吐出口２８から、その吐出口２８の幅方向全体にわたって吐出された混合成分は、ダイ５内において付与されていた背圧が一気に解放されるので、さらに反応しながら不活性流体が膨張して発泡成形される。このような発泡成形においては、混合成分が、ダイ５内において、十分に気泡の核の形成および成長がなさているため、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００６１】
そのため、このような反応発泡成形装置１では、不活性流体が十分に溶解される混合成分を、ダイ５から連続的に吐出して、バランスよくフリー発泡させることができる。したがって、セル径が、たとえば、１００μｍ以下、好ましくは、３０μｍの微細なセルを有するマイクロセルラーフォームを、フリー発泡によって、連続して効率的に生産することができる。
【００６２】
また、このダイ５では、反応流路２４が形成される反応部２５と、絞り２６、マニホールド２７および吐出口２８が形成される吐出部２９とが、分割可能に形成されているので、混合成分の種類やその他の成形条件などに応じて、最適の圧力付与時間が得られる長さの反応流路２４が形成される反応部２５を、吐出部２９に接続することができる。そのため、混合成分の種類やその他の成形条件などにかかわらず、吐出口２８から吐出される混合成分を、バランス良く発泡させて、良好な良好な発泡体を成形することができる。
【００６３】
なお、上記の説明では、この反応発泡成形装置１およびダイ５を、マイクロセルラーポリウレタンフォームの成形に適用できることを示したが、本発明の反応発泡成形装置およびダイは、これに限らず、複数成分を反応させて得ることができる発泡体であれば、広く適用することができ、そのような発泡体としては、たとえば、ポリアミド樹脂発泡体、ジシクロペンタジエン樹脂発泡体、不飽和ポリエステル樹脂発泡体、アクリラメイト樹脂発泡体、エポキシ樹脂発泡体などが例示される。
【００６４】
【発明の効果】
以上に述べたように、請求項１に記載の発明によれば、流入路内において、混合物の反応を、所定の圧力を保持しつつ促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００６５】
また、マニホールドによって、幅方向に延びるように開口形成されている吐出口から、混合物を良好に吐出させることができる。
【００６６】
請求項３に記載の発明によれば、マニホールド内においても、混合物の反応を、所定の圧力を保持しつつ促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、より一層、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００６７】
請求項４に記載の発明によれば、反応性原料の種類やその他の成形条件などにかかわらず、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００６８】
請求項５に記載の発明によれば、流入路内において、混合物の反応を、所定の圧力を保持して不活性流体を溶解させたまま、促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。また、マニホールドによって、幅方向に延びるように開口形成されている吐出口から、混合物を良好に吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反応発泡成形用ダイを備える反応発泡成形装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す反応発泡成形装置の混合ヘッドおよびダイの正面図である。
【図３】図２に示すダイの吐出部の平面図である。
【図４】図３に示す吐出部のロア部材の背面図である。
【図５】図３に示す吐出部のアッパ部材の背面図である。
【図６】図３に示す吐出部の拡大側断面図である。
【符号の説明】
１ 反応発泡成形装置
２ 第１調製部
３ 第２調製部
４ 混合ヘッド
５ ダイ
８ 第１原料供給ポンプ
９ 第２原料供給ポンプ
１２ 第１不活性流体供給ポンプ
１３ 第２不活性流体供給ポンプ
１４ 第１予備混合ユニット
１５ 第２予備混合ユニット
１６ 第１高圧加熱ヒータ
１７ 第１高圧加熱ヒータ
２４ 反応流路
２５ 反応部
２６ 絞り
２７ マニホールド
２８ 吐出口
２９ 吐出部
Ｘ１ 吐出口の縦方向の開口長さ
Ｘ２ 流入案内部の縦方向の開口長さ
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応発泡成形用ダイおよび反応発泡成形装置、詳しくは、複数の反応性原料を反応させて発泡成形するための反応発泡成形用ダイ、および、そのダイを備える反応発泡成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、たとえば、イソシアネート成分およびポリオール成分を原料とし、これにフロンや代替フロンを発泡剤として用いて、これらをミキシングヘッドにおいて高圧で混合した後に射出して、反応させながら金型に注入する反応射出成形法（ＲＩＭ法）によって、ポリウレタンフォームなどの発泡体を成形することが広く知られている。
【０００３】
また、近年、オゾン層の破壊の原因とされるフロンや代替フロンの使用が全廃となることから、このような発泡成形において、発泡剤として、フロンや代替フロンに代えて、二酸化炭素や窒素などの不活性ガスを用いることが種々提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、このような発泡成形において、たとえば、シート状の発泡体などを成形する場合には、イソシアネート成分およびポリオール成分をミキシングヘッドで混合した後に、金型に注入することに代えて、Ｔダイなどを用いて連続的に吐出して、フリー発泡させることが考えられる。
【０００５】
しかし、発泡剤として不活性ガスを用いる場合には、イソシアネート成分およびポリオール成分に、不活性ガスを所定の圧力下において十分に溶解しておく必要があるため、たとえば、不活性ガスが溶解されているイソシアネート成分およびポリオール成分を、ミキシングヘッドにおいて高圧で混合した後に、Ｔダイからそのまま吐出すると、イソシアネート成分とポリオール成分との反応が十分でないままの状態で、不活性ガスが膨張してしまうため、発泡のバランスが崩れ、良好な発泡体を成形することができないという不具合を生じる。
【０００６】
本発明は、このような不具合に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、二酸化炭素や窒素などの不活性流体を用いても、吐出によって連続して発泡成形することのできる、反応発泡成形用ダイ、および、そのダイを備える反応発泡成形装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、不活性流体が溶解された複数の反応性原料の混合物を反応させる反応部と、前記反応部で反応した前記混合物を吐出する吐出部とを備え、前記反応性原料を発泡成形するための反応発泡成形用ダイであって、前記反応部に形成され、前記混合物が流入される流入路と、前記吐出部に形成され、前記流入路に対して、前記混合物の流入方向における下流側から直接接続され、開口断面積が、前記流入路に連続する部分から、前記流入方向における下流側へ向かって、前記流入路の開口断面積より次第に狭く形成されており、前記流入路内の前記混合物に圧力を付与するための絞りと、前記吐出部に形成され、前記絞りに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記絞りを通過した前記混合物を、前記流入方向に対して直交する幅方向に広げるためのマニホールドと、前記吐出部に形成され、前記マニホールドに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記幅方向に延びるように開口形成されており、前記マニホールドに流入した前記混合物を吐出する吐出口とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によると、絞りによって、流入路に流入した反応性原料の混合物の吐出口への流出が制限されるので、流入路内において混合物に所定の圧力が付与される。そのため、流入路内において、混合物の反応を、所定の圧力を保持しつつ促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。また、絞りを通過した混合物は、マニホールド内において幅方向に広がり、吐出口から吐出される。そのため、マニホールドによって、幅方向に延びるように開口形成されている吐出口から、混合物を良好に吐出させることができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記絞りは、前記流入方向における下流側へ向かって開口断面積が次第に狭くなる円錐状の流入口部と、前記幅方向における前記流入口部の両側から前記マニホールドに向かって次第に広がるように形成された流入案内部とを含んでいることを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記吐出口における前記幅方向と直交する縦方向の開口長さが、前記絞りの前記縦方向の開口長さよりも、短く形成されていることを特徴としている。
【００１２】
このような構成によると、吐出口における縦方向の開口長さが、絞りの縦方向の開口長さよりも短く形成されているので、マニホールド内においては、混合物にさらに圧力が付与される。そのため、マニホールド内においても、混合物の反応を、所定の圧力を保持しつつ促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、より一層、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記流入路が形成される流入部と、前記吐出口および前記マニホールドが形成される吐出部とが、分割可能に形成されており、前記絞りが、前記吐出部に形成されていることを特徴としている。
【００１４】
このような構成によると、流入部と吐出部とが分割可能に形成されているので、反応性原料の種類やその他の成形条件などに応じて、最適の圧力付与時間が得られる長さの流入路を備える流入部を、吐出部に接続することができる。そのため、反応性原料の種類やその他の成形条件などにかかわらず、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、反応発泡成形装置であって、反応性原料を供給する原料供給手段、不活性流体を供給する不活性流体供給手段、前記原料供給手段によって供給された反応性原料に、前記不活性流体供給手段によって供給された不活性流体を予備混合する予備混合手段、および、予備混合手段によって、不活性流体が予備混合された反応性原料において、反応性原料に不活性流体を溶解させるための溶解手段を備える複数の原料調製手段と、各前記原料調製手段により調製された不活性流体が溶解された反応性原料を混合する混合手段と、前記混合手段によって混合された反応性原料の混合物を反応させる反応部と、前記反応部で反応した前記混合物を吐出する吐出部とを含むダイとを備え、前記ダイは、前記反応部に形成され、前記混合物が流入される流入路と、前記吐出部に形成され、前記流入路に対して、前記混合物の流入方向における下流側から直接接続され、開口断面積が、前記流入路に連続する部分から、前記流入方向における下流側へ向かって、前記流入路の開口断面積より次第に狭く形成されており、前記流入路内の前記混合物に圧力を付与するための絞りと、前記吐出部に形成され、前記絞りに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記絞りを通過した前記混合物を、前記流入方向に対して直交する幅方向に広げるためのマニホールドと、前記吐出部に形成され、前記マニホールドに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記幅方向に延びるように開口形成されており、前記マニホールドに流入した前記混合物を吐出する吐出口とを備えていることを特徴としている。
【００１６】
このような構成によると、各原料調製手段において、原料供給手段から反応性原料が供給され、不活性流体供給手段から不活性流体が供給され、これらが予備混合手段において混合された後、溶解手段によって、反応性原料に不活性流体が溶解される。次いで、混合手段によって、各原料調製手段により調製された不活性流体が溶解された反応性原料が混合され、その後ダイから吐出される。
【００１７】
そして、ダイにおいては、絞りによって、流入路に流入した反応性原料の混合物の吐出口への流出が制限されるので、流入路内において混合物に所定の圧力が付与される。そのため、流入路内において、混合物の反応を、所定の圧力を保持して不活性流体を溶解させたまま、促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。また、絞りを通過した混合物は、マニホールド内において幅方向に広がり、吐出口から吐出される。そのため、マニホールドによって、幅方向に延びるように開口形成されている吐出口から、混合物を良好に吐出させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の反応発泡成形用ダイを備える反応発泡成形装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００１９】
図１において、この反応発泡成形装置１は、２種類の反応性原料を反応させて、マイクロセルラーフォームを連続して発泡成形するための反応発泡成形装置であって、第１の反応性原料（以下、第１原料成分とする。）を供給するための原料調製手段としての第１調製部２、第２の反応性原料（以下、第２原料成分とする。）を供給するための調製手段としての第２調製部３、混合手段としての混合ヘッド４およびダイ５を備えている。
【００２０】
第１調製部２および第２調製部３は、大略同一の装置構成とされている。第１調製部２は、第１原料タンク６、原料供給手段としての第１原料供給ポンプ８、第１不活性流体タンク１０、不活性流体供給手段としての第１不活性流体供給ポンプ１２、予備混合手段としての第１予備混合ユニット１４、溶解手段としての第１高圧加熱ヒータ１６を備えている。
【００２１】
また、第２調製部３は、第２原料タンク７、原料供給手段としての第２原料供給ポンプ９、第２不活性流体タンク１１、不活性流体供給手段としての第２不活性流体供給ポンプ１３、予備混合手段としての第２予備混合ユニット１５、溶解手段としての第２高圧加熱ヒータ１７を備えている。
【００２２】
第１原料タンク６および第２原料タンク７には、互いに反応する反応性原料がそれぞれ貯蔵されており、たとえば、マイクロセルラーポリウレタンフォームを発泡成形する場合には、第１原料タンク６には、ポリイソシアネート化合物などの第１原料成分が貯蔵され、また、第２原料タンク７には、ポリオール化合物などの第２原料成分が貯蔵されている。
【００２３】
第１原料供給ポンプ８は、第１原料タンク６の下流側に接続されており、第１原料成分を所定量および所定圧力で、第１予備混合ユニット１４に輸送するように構成されている。
【００２４】
第２原料供給ポンプ９は、第２原料タンク７の下流側に接続されており、第２原料成分を所定量および所定圧力で、第２予備混合ユニット１５に輸送するように構成されている。
【００２５】
第１不活性流体タンク１０および第２不活性流体タンク１１には、二酸化炭素や窒素などの不活性流体がそれぞれ貯蔵されており、第１不活性流体タンク１０の下流側に接続される第１不活性流体供給ポンプ１２によって、第１不活性流体タンク１０内の不活性流体が、所定量および所定圧力で、第１予備混合ユニット１４に輸送されるように構成され、第２不活性流体タンク１１の下流側に接続される第２不活性流体供給ポンプ１３によって、第２不活性流体タンク１１内の不活性流体が、所定量および所定圧力で、第２予備混合ユニット１５に輸送されるように構成されている。
【００２６】
第１予備混合ユニット１４は、第１原料供給ポンプ８、および、第１不活性流体供給ポンプ１２の下流側において、これらとそれぞれ接続されており、第１原料供給ポンプ８から供給される第１原料成分と、第１不活性流体供給ポンプ１２から供給される不活性流体とを連続的に予備混合するように構成されている。より具体的には、第１予備混合ユニット１４においては、第１原料供給ポンプ８から所定圧力で供給される第１原料成分と、第１不活性流体供給ポンプ１２から所定圧力で供給される不活性流体とを、それぞれ定量された所定の割合において、物理的に衝突させて連続的に予備混合するように構成されている。
【００２７】
第２予備混合ユニット１５は、第２原料供給ポンプ９、および、第２不活性流体供給ポンプ１３の下流側において、これらとそれぞれ接続されており、第２原料供給ポンプ９から供給される第２原料成分と、第２不活性流体供給ポンプ１３から供給される不活性流体とを連続的に予備混合するように構成されている。より具体的には、第２予備混合ユニット１５においては、第２原料供給ポンプ９から所定圧力で供給される第２原料成分と、第２不活性流体供給ポンプ１３から所定圧力で供給される不活性流体とを、それぞれ定量された所定の割合において、物理的に衝突させて連続的に予備混合するように構成されている。
【００２８】
第１高圧加熱ヒータ１６は、第１予備混合ユニット１４の下流側に接続されており、第１混合ユニット１４によって不活性流体が予備混合された第１原料成分において、第１原料成分に不活性流体を溶解させるように構成されている。より具体的には、第１高圧加熱ヒータ１６は、耐圧配管の周りにヒータが設けられており、第１原料成分および不活性流体の混合物を、耐圧配管中に通過させて、そのまま加圧（保圧）しながら必要によりヒータで加熱することにより、第１原料成分に不活性流体を連続的に溶解させるように構成されている。
【００２９】
第２高圧加熱ヒータ１７は、第２予備混合ユニット１５の下流側に接続されており、第２混合ユニット１５によって不活性流体が予備混合された第２原料成分において、第２原料成分に不活性流体を溶解させるように構成されている。より具体的には、第２高圧加熱ヒータ１７は、耐圧配管の周りにヒータが設けられており、第２原料成分および不活性流体の混合物を、耐圧配管中に通過させて、そのまま加圧（保圧）しながら必要によりヒータで加熱することにより、第２原料成分に不活性流体を連続的に溶解させるように構成されている。
【００３０】
そして、第１調製部２においては、まず、第１原料タンク６に貯蔵されている第１原料成分を、第１原料供給ポンプ８によって、たとえば、１０〜３０ＭＰａの圧力で、第１予備混合ユニット１４に供給するとともに、それと同時に、第１不活性流体タンク１０に貯蔵されている不活性流体を、第１不活性流体供給ポンプ１２によって、たとえば、１０〜３０ＭＰａの圧力で、第１予備混合ユニット１４に供給する。これによって、第１原料成分および不活性流体が高圧で第１予備混合ユニット１４に供給されるので、第１予備混合ユニット１４において、これらが良好に衝突混合される。なお、第１予備混合ユニット１４における混合圧は、１０〜３０ＭＰａとなるように調整することが好ましい。
【００３１】
そして、このように供給された第１原料成分および不活性流体を第１予備混合ユニット１４において連続的に予備混合した後、次いで、第１高圧加熱ヒータ１６において、第１原料成分および不活性流体の混合物を、加圧（保圧）および／または加熱することにより、第１原料成分中に不活性流体を連続的に溶解する。不活性流体を第１原料成分中に溶解するための条件は、第１原料成分中に不活性流体を、十分に溶解させることができれば、好ましくは、実質的に完全溶解させることができれば、特に制限はなく、その目的および用途などによって適宜調整すればよく、たとえば、５〜３０ＭＰａ、１〜５００秒で、溶解温度は、３０〜１００℃であることが好ましい。
【００３２】
また、第２調製部３においても、まず、第２原料タンク７に貯蔵されている第２原料成分を、第２原料供給ポンプ９によって、たとえば、１０〜３０ＭＰａの圧力で、第２予備混合ユニット１５に供給するとともに、それと同時に、第２不活性流体タンク１１に貯蔵されている不活性流体を、第２不活性流体供給ポンプ１３によって、たとえば、１０〜３０ＭＰａの圧力で、第２予備混合ユニット１５に供給する。これによって、第２原料成分および不活性流体が高圧で第２予備混合ユニット１５に供給されるので、第２予備混合ユニット１５において、これらが良好に衝突混合される。なお、第２予備混合ユニット１５における混合圧は、１０〜３０ＭＰａとなるように調整することが好ましい。
【００３３】
そして、このように供給された第２原料成分および不活性流体を第２予備混合ユニット１５において連続的に予備混合した後、次いで、第２高圧加熱ヒータ１７において、第２原料成分および不活性流体の混合物を、加圧（保圧）および／または加熱することにより、第２原料成分中に不活性流体を連続的に溶解する。不活性流体を第２原料成分中に溶解するための条件は、第２原料成分中に不活性流体を、十分に溶解させることができれば、好ましくは、実質的に完全溶解させることができれば、特に制限はなく、その目的および用途などによって適宜調整すればよく、たとえば、５〜３０ＭＰａ、１〜５００秒で、溶解温度は、３０〜１００℃であることが好ましい。
【００３４】
そして、この反応発泡成形装置１では、第１調製部２によって調製された不活性流体が溶解された第１原料成分（以下、第１調製成分とする。）と、第２調製部３によって調製された不活性流体が溶解された第２原料成分（以下、第２調製成分とする。）とを、次に述べる混合ヘッド４において混合して、反応させながらダイ５に注入し、連続して発泡成形させる。
【００３５】
混合ヘッド４は、第１高圧加熱ヒータ１６および第２高圧加熱ヒータ１７の下流側において、これら第１高圧加熱ヒータ１６および第２高圧加熱ヒータ１７と接続されており、第１調製成分および第２調製成分を混合してダイ５に注入するように構成されている。
【００３６】
より具体的には、混合ヘッド４は、図２に示すように、正面視において上部が略矩形状であって下部が略台形状に形成されている略五角形状のヘッド本体１８に、第１調製成分が流入する第１流入路１９、第２調製成分が流入する第２流入路２０、第１調製成分および第２調製成分を混合する混合流路２１が形成されている。
【００３７】
なお、以下の説明において、便宜上、図２の紙面上側を混合ヘッド４およびダイ５の上側、紙面下側を混合ヘッド４およびダイ５の下側とする。
【００３８】
第１流入路１９は、その上流側端部がヘッド本体１８の上面一方側方において開放され第１高圧加熱ヒータ１６に接続されており、その途中がヘッド本体１８の中央部に向かうように略くの字状に屈曲され、その下流側端部が混合流路２１の上流側端部に接続されるように形成されている。なお、第１流入路１９の下流側端部と混合流路２１の上流側端部との間には、それらよりも開口断面積の小さい第１流入接続路２２が連通形成されており、この第１流入接続路２２によって、第１流入路１９から混合流路２１に流入する第１調製成分の流入量を一定量に制限し、かつ、混合流路２１内の圧力を保持するようにしている。
【００３９】
第２流入路２０は、その上流側端部がヘッド本体１８の上面他方側方において開放され第２高圧加熱ヒータ１７に接続されており、その途中がヘッド本体１８の中央部に向かうように略くの字状に屈曲され、その下流側端部が混合流路２１の上流側端部に接続されるように形成されている。なお、第２流入路２０の下流側端部と混合流路２１の上流側端部との間には、それらよりも開口断面積の小さい第２流入接続路２３が連通形成されており、この第２流入接続路２３によって、第２流入路２０から混合流路２１に流入する第２調製成分の流入量を一定量に制限し、かつ、混合流路２１内の圧力を保持するようにしている。
【００４０】
混合流路２１は、ヘッド本体１８の中央部において上下方向に沿って形成され、その下流側端部がヘッド本体１８の下面において開放されダイ５に接続されており、その上流側端部がヘッド本体１８の中央部における上下方向途中まで形成され、その上流側端部近傍の内周側面には、第１流入接続路２２および第２流入接続路２３が、互いに対向状に臨むように開口形成されている。
【００４１】
そして、混合ヘッド４においては、第１高圧加熱ヒータ１６から輸送される第１調製成分が第１流入路１９に流入し、次いで、その第１調製成分が、第１流入接続路２２を介して混合流路２１に所定の流入量で流入される。また、第２高圧加熱ヒータ１７から輸送される第２調製成分が第２流入路２０に流入し、次いで、その第２調製成分が、第２流入接続路２３を介して混合流路２１に所定の流入量で流入される。そして、混合流路２１では、その上流側端部において、第１流入接続路２２および第２流入接続路２３が、互いに対向状に臨むように開口形成されているので、第１流入接続路２２から混合流路２１に流入した第１調製成分と、第２流入接続路２３から混合流路２１に流入した第２調製成分とが、対向状に衝突混合され、それら第１調製成分と第２調製成分との混合物（以下、混合成分とする。）が、互いに反応しながら、その下流側端部に向かって流され、ダイ５に向けて流出される。
【００４２】
なお、この混合ヘッド４には、図示しないが、混合流路２１内に進退可能な開閉ゲートが設けられており、この開閉ゲートの進出により、第１流入接続路２２および第２流入接続路２３における混合流路２１に臨む開口部が閉鎖され、開閉ゲートの退避により、第１流入接続路２２および第２流入接続路２３における混合流路２１に臨む開口部が開放されるように構成されている。
【００４３】
ダイ５は、流入路としての反応流路２４が形成される流入部としての反応部２５と、絞り２６、マニホールド２７および吐出口２８が形成される吐出部２９とを備える、正面視において略Ｔ字状をなし、反応部２５と吐出部２９とが分割可能に形成されている。
【００４４】
反応部２５は、略矩形状に形成されている反応部本体３０の中央部において、反応流路２４が上下方向に沿って貫通形成されている。反応流路２４は、混合ヘッド４の混合流路２１とほぼ同一の開口断面積で形成されており、その上流側端部が、混合ヘッド４の混合流路２１に接続されるとともに、その下流側端部が、吐出部２９の絞り２６に接続されている。なお、この反応部２５は、混合成分の種類（反応性）や、その他の形成条件に応じた長さで反応流路２４が形成されているものが、適宜用意される。
【００４５】
吐出部２９は、図３に示すように、略細長略矩形状に形成されているロア部材３１と、同じく略細長略矩形状に形成されているアッパ部材３２とを備えており、それらを重ねて接合することにより構成されている。
【００４６】
ロア部材３１は、図４に示すように、その背面（すなわち、アッパ部材３２と接合される内面）に、絞り溝３３、マニホールド溝３４および吐出溝３５が形成されている。
【００４７】
絞り溝３３は、ロア部材３１の長手方向中央部上側に形成され、下側流入口溝３６および流入案内溝３７を備えている。下側流入口溝３６は、背面視略半円状かつ側断面視三角形状（図６参照）の半円錐状をなし、図６に示すように、上側から下側に向かって、溝深さが次第に浅くなるように形成されている。また、下側流入口溝３６は、その上端がロア部材３１の上面から開放され、下端がマニホールド溝３４に連通するように形成されている。
【００４８】
流入案内溝３７は、図４に示すように、背面視略三角形状をなし、下側流入口溝３６から長手方向両側に対称に形成されている。各流入案内溝３７は、上側から下側に向かって、下側流入口溝３６よりも浅い溝深さ（より具体的には、上側から下側に向かって溝深さが次第に浅くなる下側流入口溝３６の下端の溝深さとほぼ同じ溝深さ）であって、同一の溝深さで、背面視において下側流入口溝３６から次第に広がるように形成されている。また、各流入案内溝３７は、下側流入口溝３６の各側端と連通した状態において、その上端がロア部材３１の上面から開放され、その下端がマニホールド溝３４に連通するように形成されている。
【００４９】
マニホールド溝３４は、ロア部材３１の上下方向中央部に形成され、図６に示すように、側断面略半円形状であって、図４に示すように、吐出部２９の長手方向、すなわち、混合成分の流入方向に対して直交する幅方向に延びるように略細長略矩形状に形成されている。
【００５０】
吐出溝３５は、ロア部材３１の下側に形成され、図６に示すように、流入案内溝３７よりも浅い同一の溝深さで、図４に示すように、マニホールド溝３４と並行して、吐出部２９の長手方向、すなわち、混合成分の流入方向に対して直交する幅方向に延び、かつ、マニホールド溝３４の幅方向よりもやや短くなる略細長略矩形状に形成されている。吐出溝３５は、その上端がマニホールド溝３４と連通し、その下端がロア部材３１の下面から開放されるように形成されている。
【００５１】
また、アッパ部材３２は、図５に示すように、その背面（すなわち、ロア部材３１と接合される内面）に、上側流入口溝３８が形成されている。
【００５２】
上側流入口溝３８は、ロア部材３１とアッパ部材３２との接合状態において、絞り溝３３の下側流入口溝３６と対向するように、アッパ部材３２の長手方向中央部上側に形成され、背面視略半円状かつ側断面視三角形状（図６参照）の半円錐状をなし、図６に示すように、上側から下側に向かって、溝深さが次第に浅くなるように形成されている。また、上側流入口溝３８は、その上端がアッパ部材３２の上面から開放されるように形成されている。なお、このアッパ部材３２の背面は、上側流入口溝３８が形成されている部分以外は面一に形成されている。
【００５３】
そして、吐出部２９は、図６に示すように、これらロア部材３１とアッパ部材３２とが重ねられて接合されることにより形成されている。
【００５４】
すなわち、これらロア部材３１およびアッパ部材３２が接合されることにより、下側流入口溝３６と上側流入口溝３８とが対向して、図４に示すように、背面視円形であって、図６に示すように、上側から下側に向かって開口断面積が次第に狭くなる円錐状の流入口部３９が形成される。また、流入案内溝３７と面一とされるアッパ部材３２の背面とが対向して、上側から下側に向かって、図６に示すように、開口断面積がほぼ等しく、図２に示すように、流入口部３９の両側からマニホールド２７に向かって次第に広がる流入案内部４０が形成される。そして、この流入口部３９と流入案内部４０とによって絞り２６が形成される。
【００５５】
また、マニホールド溝３４と、面一とされるアッパ部材３２の背面とが対向して、図６に示すように、側断面略半円形状であって、図２に示すように、幅方向に延びる略細長略矩形状のマニホールド２７が形成される。
【００５６】
また、吐出溝３５と、面一とされるアッパ部材３２の背面とが対向して、図６に示すように、吐出溝３５における幅方向と直交する縦方向の開口長さＸ１が、絞り２６の流入案内部４０における縦方向の開口長さＸ２よりも、短く形成され、図２に示すように、マニホールド２７よりも短い範囲において、幅方向に延びる略細長略矩形状の吐出口２８が形成される。
【００５７】
これによって、混合ヘッド４からダイ５に流入される混合成分は、図２に示すように、まず、反応部２５の反応流路２４内に流入される。そして、このダイ５では、吐出部２９の絞り２６において、流入口部３９の下流側端部の開口断面積および流入案内部４０の開口断面積が、反応流路２４の開口断面積よりも狭く形成されているので、絞り２６によって、反応流路２４に流入した混合成分のマニホールド２７への流出が絞られるので、反応流路２４内において混合成分に背圧が付与される。そのため、反応流路２４内において、混合成分の反応を、背圧を保持して、不活性流体を溶解させたまま、促進することができる。そのため、混合成分は、反応流路２４内において、反応しつつ微細な気泡の核を形成することができる。
【００５８】
次いで、反応流路２４から流出される混合成分は、絞り２６において流出が制限されながら、マニホールド２７内に流れ込む。絞り２６では、流入口部３９が略円錐状に形成されているため、混合成分の流出を徐々に制限することができ、また、これとともに、流入案内部４０が流入口部３９の両側からマニホールド２７に向かって次第に広がるように形成されているため、マニホールド２７の幅方向に広く流出させることができる。そのため、この絞り２６によって、反応流路２４からの混合成分の流出を、円滑に制限しながら、マニホールド２７の幅方向に広く流出させることができる。
【００５９】
そして、絞り２６を通過し、マニホールド２７に流入した混合成分は、マニホールド２７内において幅方向に広がり、その後、吐出口２８から良好に吐出される。マニホールド２７では、混合成分が、側断面略半円形状に形成されているマニホールド溝３４内を円滑に幅方向に流れるが、このダイ５では、吐出口２８の開口断面積（幅方向と直交する縦方向の開口長さＸ１）が、絞り２６の流入案内部４０の開口断面積（縦方向の開口長さＸ２）よりも、狭く（短く）形成されているので、マニホールド２７内においては、混合成分にさらに背圧が付与される。そのため、マニホールド２７内においても、混合成分の反応を、背圧を保持しつつ促進することができ、混合成分における微細な気泡の核の形成および成長を、より一層図ることができる。
【００６０】
そして、吐出口２８から、その吐出口２８の幅方向全体にわたって吐出された混合成分は、ダイ５内において付与されていた背圧が一気に解放されるので、さらに反応しながら不活性流体が膨張して発泡成形される。このような発泡成形においては、混合成分が、ダイ５内において、十分に気泡の核の形成および成長がなさているため、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００６１】
そのため、このような反応発泡成形装置１では、不活性流体が十分に溶解される混合成分を、ダイ５から連続的に吐出して、バランスよくフリー発泡させることができる。したがって、セル径が、たとえば、１００μｍ以下、好ましくは、３０μｍの微細なセルを有するマイクロセルラーフォームを、フリー発泡によって、連続して効率的に生産することができる。
【００６２】
また、このダイ５では、反応流路２４が形成される反応部２５と、絞り２６、マニホールド２７および吐出口２８が形成される吐出部２９とが、分割可能に形成されているので、混合成分の種類やその他の成形条件などに応じて、最適の圧力付与時間が得られる長さの反応流路２４が形成される反応部２５を、吐出部２９に接続することができる。そのため、混合成分の種類やその他の成形条件などにかかわらず、吐出口２８から吐出される混合成分を、バランス良く発泡させて、良好な良好な発泡体を成形することができる。
【００６３】
なお、上記の説明では、この反応発泡成形装置１およびダイ５を、マイクロセルラーポリウレタンフォームの成形に適用できることを示したが、本発明の反応発泡成形装置およびダイは、これに限らず、複数成分を反応させて得ることができる発泡体であれば、広く適用することができ、そのような発泡体としては、たとえば、ポリアミド樹脂発泡体、ジシクロペンタジエン樹脂発泡体、不飽和ポリエステル樹脂発泡体、アクリラメイト樹脂発泡体、エポキシ樹脂発泡体などが例示される。
【００６４】
【発明の効果】
以上に述べたように、請求項１に記載の発明によれば、流入路内において、混合物の反応を、所定の圧力を保持しつつ促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００６５】
また、マニホールドによって、幅方向に延びるように開口形成されている吐出口から、混合物を良好に吐出させることができる。
【００６６】
請求項３に記載の発明によれば、マニホールド内においても、混合物の反応を、所定の圧力を保持しつつ促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、より一層、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００６７】
請求項４に記載の発明によれば、反応性原料の種類やその他の成形条件などにかかわらず、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。
【００６８】
請求項５に記載の発明によれば、流入路内において、混合物の反応を、所定の圧力を保持して不活性流体を溶解させたまま、促進することができるので、吐出口から吐出される混合物を、バランス良く発泡させて、良好な発泡体を成形することができる。また、マニホールドによって、幅方向に延びるように開口形成されている吐出口から、混合物を良好に吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反応発泡成形用ダイを備える反応発泡成形装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す反応発泡成形装置の混合ヘッドおよびダイの正面図である。
【図３】図２に示すダイの吐出部の平面図である。
【図４】図３に示す吐出部のロア部材の背面図である。
【図５】図３に示す吐出部のアッパ部材の背面図である。
【図６】図３に示す吐出部の拡大側断面図である。
【符号の説明】
１ 反応発泡成形装置
２ 第１調製部
３ 第２調製部
４ 混合ヘッド
５ ダイ
８ 第１原料供給ポンプ
９ 第２原料供給ポンプ
１２ 第１不活性流体供給ポンプ
１３ 第２不活性流体供給ポンプ
１４ 第１予備混合ユニット
１５ 第２予備混合ユニット
１６ 第１高圧加熱ヒータ
１７ 第１高圧加熱ヒータ
２４ 反応流路
２５ 反応部
２６ 絞り
２７ マニホールド
２８ 吐出口
２９ 吐出部
Ｘ１ 吐出口の縦方向の開口長さ
Ｘ２ 流入案内部の縦方向の開口長さ
Claims (5)
- 不活性流体が溶解された複数の反応性原料の混合物を反応させる反応部と、前記反応部で反応した前記混合物を吐出する吐出部とを備え、前記反応性原料を発泡成形するための反応発泡成形用ダイであって、
前記反応部に形成され、前記混合物が流入される流入路と、
前記吐出部に形成され、前記流入路に対して、前記混合物の流入方向における下流側から直接接続され、開口断面積が、前記流入路に連続する部分から、前記流入方向における下流側へ向かって、前記流入路の開口断面積より次第に狭く形成されており、前記流入路内の前記混合物に圧力を付与するための絞りと、
前記吐出部に形成され、前記絞りに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記絞りを通過した前記混合物を、前記流入方向に対して直交する幅方向に広げるためのマニホールドと、
前記吐出部に形成され、前記マニホールドに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記幅方向に延びるように開口形成されており、前記マニホールドに流入した前記混合物を吐出する吐出口とを備えていることを特徴とする、反応発泡成形用ダイ。 - 前記絞りは、前記流入方向における下流側へ向かって開口断面積が次第に狭くなる円錐状の流入口部と、前記幅方向における前記流入口部の両側から前記マニホールドに向かって次第に広がるように形成された流入案内部とを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の反応発泡成形用ダイ。
- 前記吐出口における前記幅方向と直交する縦方向の開口長さが、前記絞りの前記縦方向の開口長さよりも、短く形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の反応発泡成形用ダイ。
- 前記流入路が形成される流入部と、前記吐出口および前記マニホールドが形成される吐出部とが、分割可能に形成されており、
前記絞りが、前記吐出部に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の反応発泡成形用ダイ。 - 反応性原料を供給する原料供給手段、
不活性流体を供給する不活性流体供給手段、
前記原料供給手段によって供給された反応性原料に、前記不活性流体供給手段によって供給された不活性流体を予備混合する予備混合手段、および、
予備混合手段によって、不活性流体が予備混合された反応性原料において、反応性原料に不活性流体を溶解させるための溶解手段を備える複数の原料調製手段と、
各前記原料調製手段により調製された不活性流体が溶解された反応性原料を混合する混合手段と、
前記混合手段によって混合された反応性原料の混合物を反応させる反応部と、前記反応部で反応した前記混合物を吐出する吐出部とを含むダイとを備え、
前記ダイは、
前記反応部に形成され、前記混合物が流入される流入路と、
前記吐出部に形成され、前記流入路に対して、前記混合物の流入方向における下流側から直接接続され、開口断面積が、前記流入路に連続する部分から、前記流入方向における下流側へ向かって、前記流入路の開口断面積より次第に狭く形成されており、前記流入路内の前記混合物に圧力を付与するための絞りと、
前記吐出部に形成され、前記絞りに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記絞りを通過した前記混合物を、前記流入方向に対して直交する幅方向に広げるためのマニホールドと、
前記吐出部に形成され、前記マニホールドに対して前記流入方向における下流側から接続され、前記幅方向に延びるように開口形成されており、前記マニホールドに流入した前記混合物を吐出する吐出口とを備えていることを特徴とする、反応発泡成形装置。
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