JP5121176B2 - ウレタン残留物の洗浄装置およびウレタン残留物の洗浄方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリウレタン成形型の付着物を洗浄する洗浄装置および当該付着物を洗浄する洗浄方法に関する。
従来、ポリウレタン成形工程においては、ポリウレタン材料を金型に注入し硬化させ、その注入金型を二つに分割して硬化したポリウレタン成形品を取り出し、そのポリオール化合物とポリイソシアネート化合物との混合室内に付着したポリウレタンの未反応物、離型剤、分解物等(以下、まとめて残留物と呼ぶ。)を洗浄工程において取り除き、次の成形材料を注入するために新しい離型剤を塗布していた。
特にポリウレタンからなる成形品は、車両用内装部材として使用されることが多く、シボ模様などの立体装飾が多用されるため、注入金型に微細な凹凸が形成されており、残留物が注入面等に残る可能性が高い。そのため、注入金型の洗浄工程は、製品の歩留まりを左右するため、種々の研究開発が熱心に行われている。
例えば、特許文献1には、ポリウレタン成形金型の清掃方法およびその装置について開示されている。
特許文献1記載のポリウレタン成形金型の清掃方法およびその装置においては、金型に付着した成形の残留物に対して平面ブラシを強く擦り付ける研磨工程において、対をなした一の平面ブラシで成形金型を研磨し、他の平面ブラシを洗浄槽で洗浄し、次の注入後の清掃工程において、洗浄槽で洗浄した他の平面ブラシを用いて成形金型を研磨し、一の平面ブラシを洗浄槽で洗浄するものである。そして、その後の仕上げ拭き工程により、研磨により生じた微粉塵、研磨液等を完全に除去するものである。それにより、ポリウレタン成形において安定した成形を行うことが可能となる。
また、特許文献2には、熱可塑性ウレタンエラストマーあるいは熱可塑性オレフィンエラストマー等からなる樹脂パウダーを、パウダースラッシュ成形に適用した場合、金型表面の残留物を容易に除去することができるとともに、金型表面を傷付けることのないパウダースラッシュ成形用金型の洗浄装置および洗浄方法について開示されている。
この特許文献2記載のパウダースラッシュ成形用金型の洗浄装置および洗浄方法においては、実質的に水平な状態で成形用金型を固定させるとともに、水平軸を中心に回転移動させるための支持部材と、成形用金型に対して樹脂粉を吹き付けるための噴射装置を備える。そして、残留物が残った成形用金型に対して、当該噴射装置からモース硬度が2.0〜6.0の範囲内の値である樹脂粉をブラスト処理することにより、金型表面に付着した残留物を除去するものである。
これにより、大型かつ重量物の成形用金型であっても、効率的かつ精度良くブラスト処理を施すことができるために、金型表面に付着した残留物を効果的に除去することができる。
特開平11−114972号公報 特開平2005−14280号公報 特開平08−244040号公報
このように、ポリウレタン成形において洗浄工程は、歩留まりを左右するため、重要な工程とされる。また上述したように、ポリウレタン成形品により車両用内装部材を成形する場合、低圧発泡注型材を用いて発泡型ウレタンフォームを金型に注入して成形を行うことがある。このように、金型の表面が微細な場合においては、特許文献3に記載されているように、常温において揮発性の高いメチレンクロライド(ジクロルメタン99%;旭硝子(株)製品等)を用いて金型の洗浄工程を行う方法がある。この方法によりほぼ完全に残留物の排除を実現することができる。
しかしながら、メチレンクロライドは、PRTR制度(Pollutant Release and Transfer Register)により事業所から環境への排出量および廃棄物に含まれて事業所外へ移動される量を届け出る届出制度の指定品種となっており、使用量の削減推奨の対象となっている。
そこで、メチレンクロライド等を用いることなく、かつPRTR制度の指定品種ではなく、使用量の削減推奨の対象となっていない溶剤を用いるとともに、メチレンクロライドと同等の残留物排除を実現することが望まれる。
本発明の目的は、PRTR制度の指定品種を使用することなく、容易にポリウレタン成形後の残留物を除去することができるポリウレタン成形後の洗浄装置およびポリウレタン成形後の洗浄方法を提供することである。
(1)
本発明に係るウレタン残留物の洗浄装置は、イソシアネート系化合物およびポリオール系化合物を所定の圧力下の混合室内で混合攪拌させたものを成形型内に注型し、成形品離型後に混合室内のウレタン残留物を洗浄するウレタン残留物の洗浄装置であって、洗浄水を加熱するための加熱装置と、加熱装置により加熱された洗浄用温水を混合室内へ供給する洗浄温水配管と、所定の圧力値の圧縮気体を混合室内へ供給する配管と、を含み、前記配管は、所定の圧力値の圧縮気体を前記混合室内へ供給する第1の配管(P8a)と、前記第1の配管から供給される圧縮気体の圧力値とは異なる所定の圧力値の圧縮気体を前記混合室内へ供給する第2の配管(P9)と、前記第1の配管から供給される圧縮気体の圧力値および前記第2の配管から供給される圧縮気体の圧力値とは異なる所定の圧力値の圧縮気体を前記混合室内へ供給する第3の配管(P7)と、を含み、前記成形品離型後に、前記第1の配管および前記第2の配管のうち少なくとも一方(P8a)から前記混合室内に圧縮気体が噴射され、その後に、前記洗浄温水配管から前記混合室内に洗浄用温水が供給され、そして前記第1の配管および前記第2の配管のうち少なくとも他方(P9)から前記洗浄用温水を除去するための圧縮気体が噴射され、その後に、前記第3の配管(P7)および前記第1の配管および前記第2の配管のうち少なくとも他方(P9)から前記洗浄用温水を除去するための圧縮気体が噴射されるよう構成されていることを特徴とする
この場合、洗浄用温水により容易にポリウレタン成形後の残留物を除去することができるので、PRTR制度の指定品種の使用を停止することができる。
すなわち、ポリオール化合物は、水溶性であるため、残留した場合でも、洗浄用温水により溶解させて容易にロータおよびジャケットから排出させることができ、イソシアネート系化合物は、ロータの回転力(例えば、約3000rpm)により混合攪拌された水流によってロータおよびジャケットから排出させることができる。また、水分がロータおよびジャケット内に残存した場合、イソシアネート系化合物と水分とが反応して成形品に不良(ボイド)が生じる場合があるが、加熱された水を使用することにより水分の蒸発を早めることができる
この場合、第1の配管および第2の配管から異種の圧力値を有する圧縮気体を噴射させることができる。また、第1の配管のみから圧縮気体を供給、第2の配管のみから圧縮気体を供給することができる。
この場合、第1の配管、第2の配管および第3の配管を備えるので、個々の組み合わせ
を行うことにより、多種のパターンの圧縮気体の噴射を行うことができる。その結果、あ
らゆる水滴形状または水分を確実に排除することができる。

洗浄用温水配管、第1の配管および第2の配管は、混合室内に連通する途中で一本の配管に集合され、洗浄用温水配管、第1の配管および第2の配管には、それぞれ個々に開閉弁が設けられていてもよい。
この場合、一本の配管に集合されることにロータおよびジャケット内に対する省スペース化を図ることができる。

第1の配管の一端は、継続して所定の圧力値の圧縮気体を噴射させるエアーブロー装置に接続され、第2の配管の一端は、間欠的に所定の圧力値の圧縮気体を噴射させるエアーフラッシュ装置に接続されてもよい。
この場合、第1の配管からエアーブロー装置によるエアーブローがロータおよびジャケットの隙間に噴射され、第2の配管からエアーフラッシュ装置による圧縮気体がロータおよびジャケットの隙間に噴射される。このように、少なくとも異なる2種の圧縮気体が噴射されるので、残余した水滴の大きさに応じた圧力値または連続、間欠の圧縮気体を噴射することができ、確実に水分を排除することができる。
(4)
本発明に係るウレタン残留物の洗浄方法は、イソシアネート系化合物およびポリオール系化合物を所定の圧力下の混合室内で混合攪拌させたものを成形型内に注型し、前記成形品離型後に、所定の圧力値を有する圧縮気体を前記混合室内に供給する第1の気体供給工程と、加熱された洗浄水を前記混合室内に供給し、この洗浄水供給後に、所定の圧力値を有する圧縮気体を前記混合室内に供給する第2の気体供給工程と、この第2の気体供給工程の後に、前記第2の圧縮気体と、所定の圧力値を有する第3の圧縮気体とを、前記混合室内に供給する第3の気体供給工程と、を含むことを特徴とする
この場合、洗浄用温水により容易にポリウレタン成形後の残留物を除去することができるので、PRTR制度の指定品種の使用を停止することができる。
すなわち、ポリオール化合物は、水溶性であるため、残留した場合でも、洗浄用温水により溶解させて容易にロータおよびジャケットから排出させることができ、イソシアネート系化合物は、ロータの回転力(例えば、約3000rpm)により混合攪拌された水流によってロータおよびジャケットから排出させることができる。また、水分がロータおよびジャケット内に残存した場合、イソシアネート系化合物と水分とが反応して成形品に不良(ボイド)が生じる場合があるが、加熱された水を使用することにより水分の蒸発を早めることができ、また、2段階において圧縮気体を噴射させることで、残余水滴の大きさに関らず、水分を確実に排除することができる。
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。以下の実施の形態においては、ポリウレタン成形型の洗浄装置を備えたポリウレタン成形装置を例に挙げて説明する。
(一実施の形態)
図1は、本発明に係る一実施の形態に係るポリウレタン成形装置の一例を示す模式図である。
図1に示すようにポリウレタン成形装置100は、主にイソシアネート系化合物容器10、ポリオール系化合物容器11、ロータ20、ジャケット30、成形機40、制御装置45、外周壁50、温水タンク装置60、温水タンク電磁弁61、温水タンク逆流防止装置62、電磁弁65、湯切りエアー供給装置70、湯切りエアー電磁弁71、湯切りエアー逆流防止装置72、エアーブロー供給装置80、ブロー電磁弁81、エアーブロー逆流防止装置82、エアーフラッシュ供給装置90、エアーフラッシュ電磁弁91およびエアーフラッシュ逆流防止装置92を含む。
図1に示すように、成形機40の上方に、ロータ20が設けられ、ロータ20と成形機40との間はジャケット30により接続される。ロータ20は、外周壁50内に設けられ、ロータ20と外周壁50との間には、混合室55があり所定の隙間Hが設けられる。また、ロータ20は、回転機構と接続されており、鉛直軸を中心として図中矢印Xの方向に回転可能に設けられる。ロータ20と外周壁50との隙間Hに対してイソシアネート系化合物容器10から供給管10aが接続され、同様に、ロータ20と外周壁50との隙間Hに対してポリオール系化合物容器11から供給管11aが接続される。
また、ロータ20と外周壁50との隙間Hに対して、配管P8の一端側が接続される。また、配管P7の一端側は、配管P8と異なる位置に接続される。配管P7には、湯切りエアー電磁弁71および湯切りエアー逆流防止装置72が介挿され、配管P7の他端側が湯切りエアー供給装置70に接続される。
さらに、配管P8の途中には、配管P8aの一端側が接続され、配管P8の他端側が、電磁弁65に接続される。配管P8aの他端側が、エアーブロー供給装置80に接続され、また、配管P8aの途中には、エアーブロー電磁弁81およびエアーブロー逆流防止装置82が介挿される。
また、配管P8の途中には、配管P9の一端側が接続されている。配管P9の他端側が、エアーフラッシュ供給装置90に接続され、配管P9の途中には、エアーフラッシュ電磁弁91およびエアーフラッシュ逆流防止装置92が介挿される。
また、配管P6の一端側が電磁弁65に接続され、配管P6の他端側が温水タンク装置60に接続される。配管P6には、温水タンク電磁弁61および温水タンク逆流防止装置62が介挿されている。
次に、図2は、温水タンク装置60の一例を示す模式図である。
図2に示すように、温水タンク装置60は、電磁弁63、温水タンク66、電気ヒータ67、温度測定センサ68および水供給口69を含む。
温水タンク装置60においては、温水タンク66の側部に設けられた電気ヒータ67により水供給口69から供給された水が加熱される。温度測定センサ68は、温水タンク66内の温度を測定し、制御装置45(図1参照)に与える。制御装置45は、温度測定センサ68からの温度測定値が、50度以下とならないように、電気ヒータ67に加熱の指示を与える。また、電磁弁63の開閉指示に対応して、水供給口69の開閉を行う。それにより、温水タンク66内に所定の温度の湯を貯蔵することができる。
なお、本実施の形態においては、電気ヒータ67を用いることとしたが、これに限定されず、他の任意の加熱手段、例えば、熱交換器などの装置を用いることとしてもよい。また、温水タンク装置60の制御装置として図1の制御装置45を用いたが、これに限定されず、別途独立に制御システムを構築させてもよい。
続いて、ポリウレタン成形装置100における動作について説明する。
一般にポリウレタン成形においては、ワンショット法およびプレポリマー法等がある。また、イソシアネート系化合物およびポリオール系化合物を主成分としつつ、触媒、発泡剤、整泡剤、難燃剤、着色剤あるいはガラス繊維などの充填剤を配合させたものが多用される。
本実施の形態においては、プレポリマー法を用いた反応成形(reaction injection molding;以下、単にRIMと呼ぶ。)を用いた場合について説明する。
イソシアネート系化合物容器10には、イソシアネート系化合物、発泡剤、整泡剤等が収納され、ポリオール系化合物容器11には、ポリオール、鎖延長剤、架橋剤、触媒、発泡剤、整泡剤等が収納される。
イソシアネート系化合物容器10に収納された化合物は、温度コントロール工程、低温サーキュレート工程を経て供給管10aを介してロータ20と外周壁50との隙間Hに供給される。また、同様に、ポリオール系化合物容器11に収納された化合物は、温度コントロール工程、低温サーキュレート工程を経て供給管11aを介してロータ20と外周壁50との隙間Hに供給される。
続いて、隙間Hに供給された化合に対して、所定の圧力下で、オープン発泡工程、反応速度測定、吐出量測定、比重測定およびプレラン工程等が実施される。
プレラン工程において、制御装置45は、エアーフラッシュ電磁弁91を開放し、電磁弁65、湯切りエアー電磁弁71およびエアーブロー電磁弁81を閉塞させる。それにより、エアーフラッシュ供給装置90からのエアーを配管P9から配管P8を通して供給させ、ロータ20および外周壁50の隙間Hにエアーフラッシュ供給装置90から供給されたエアーが噴射される。
次に、注型工程において、ロータ20および外周壁50の隙間Hに供給された化合物がジャケット30を介して成形機40に内蔵された金型に射出が行われる。
その後、アフターラン工程、キュア工程の後、成形機40の金型の型開きが行われ、ポリウレタン製品取り出し工程の後、洗浄工程が行われる。
図3は、本実施の形態における洗浄工程における制御装置45の動作の一例を示すフローチャートである。
なお、本実施の形態における洗浄工程においては、エアーブロー工程、湯洗い工程、エアーフラッシュ工程、湯洗い工程、エアーフラッシュ工程、エアーフラッシュ工程および湯切りエアー工程が行われる。
まず、エアーブロー工程において、制御装置45は、エアーブロー電磁弁81を開放し、電磁弁65、湯切りエアー電磁弁71およびエアーフラッシュ電磁弁91を閉塞させる(ステップS1)。それにより、エアーブロー供給装置80からエアーが配管P8を通して供給され、ロータ20および外周壁50の隙間Hにエアーが噴射される。その結果、大きなバリやゲート残り等が排除される。
次に、湯洗い工程において、制御装置45は、温水タンク電磁弁61および電磁弁65を開放し、エアーブロー電磁弁81、エアーフラッシュ電磁弁91および湯切りエアー電磁弁71を閉塞させる(ステップS2)。それにより、温水タンク装置60から供給された温水が、配管P6および配管P8を介してロータ20および外周壁50の隙間Hに噴射される。それにより、ロータ20および外周壁50の隙間Hの残留物が除去される。
次いで、エアーフラッシュ工程において、制御装置45は、エアーフラッシュ電磁弁91を開放し、電磁弁65およびエアーブロー電磁弁71,81を閉塞させる(ステップS3)。それにより、エアーフラッシュ供給装置90から供給されたエアーが配管Pを介して、ロータ20および外周壁50の隙間Hに噴射される。その結果、ロータ20およびジャケット50の隙間Hに残存する水分が除去される。
続いて、湯洗い工程において、制御装置45は、温水タンク電磁弁61および電磁弁65を開放し、エアーブロー電磁弁81、エアーフラッシュ電磁弁91および湯切りエアー電磁弁71を閉塞させる(ステップS4)。それにより、温水タンク供給装置60から供給された温水が、配管P6および配管P8を介してロータ20および外周壁50の隙間Hに噴射される。それにより、再度、ロータ20および外周壁50の隙間Hに残っている残留物が除去される。
また、エアーフラッシュ工程においては、制御装置45は、エアーフラッシュ電磁弁91を開放し、電磁弁65およびエアーブロー電磁弁81を閉塞させる(ステップS5)。それにより、エアーフラッシュ供給装置90からエアーが、配管Pを介して、ロータ20および外周壁50の隙間Hに噴射される。その結果、噴射されたエアーにより水分の除去が行われる。
最後に、水分が完全に存在しない状態にするため、エアーフラッシュおよび湯切りエアー工程において、制御装置45は、湯切りエアー電磁弁71およびエアーフラッシュ電磁弁91を開放し、電磁弁65およびエアーブロー電磁弁81を閉塞させる。それにより、エアーフラッシュ供給装置90からのエアーが配管P9を介してロータ20および外周壁50の隙間Hに噴射されるとともに、湯切りエアー供給装置70から供給されたエアーが、配管P7を介してロータ20および外周壁50の隙間Hに噴射される。
以上のように、本発明に係るポリウレタン洗浄型の洗浄装置を備えたポリウレタン成形装置100においては、成形品離型後に、エアーブロー供給装置80からの気体がロータ20および外周壁50との隙間Hへ供給された後、配管P6から温水が前記隙間Hへ供給され、そして所定の圧力値のエアーフラッシュ供給装置90からの気体が噴射される。その結果、温水により容易にポリウレタン成形後の残留物を除去することができるので、PRTR制度の指定品種の使用を停止することができる。
すなわち、ポリオール化合物は、水溶性であるため、残留した場合でも、洗浄用温水により溶解させて容易にロータおよびジャケットから排出させることができ、イソシアネート系化合物は、ロータの回転力(例えば、約3000rpm)により混合攪拌された水流によってロータ20および外周壁50の隙間Hと、ジャケット30から排出させることができる。また、水分がロータ20および外周壁50の隙間Hと、ジャケット30内に残存した場合、イソシアネート系化合物と水分とが反応して成形品に不良(ボイド)が生じる場合があるが、50度以上の温水を使用することにより水分の蒸発を早めることができ、また、エアーフラッシュ供給装置90から圧力気体を噴射させ、更にエアーフラッシュ供給装置90及び湯切りエアー供給装置70から圧力気体を噴射させることで、残余した水滴の大きさに応じた圧縮気体を噴射することができ、確実に水分を排除することができる。また、エアーブロー装置80およびエアーフラッシュ供給装置90からの気体を、一本の配管P8に集合されるため、省スペース化を図ることができる。
上記一実施の形態においては、ロータ20および外周壁50の隙間Hおよびジャケット30が混合室に相当し、ウレタン成形型の洗浄装置100がウレタン成形型の洗浄装置に相当し、電気ヒータ67が加熱装置に相当し、配管P6が洗浄温水配管に相当し、配管P7が第3の配管に相当し、配管P8aが第1の配管に相当し、配管P9が第2の配管に相当し、配管P8が一本の配管に相当し、エアーブロー供給装置80がエアーブロー装置に相当し、エアーフラッシュ供給装置90がエアーフラッシュ装置に相当する。
本発明は、上記の好ましい一実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
本発明に係る一実施の形態に係るポリウレタン成形装置の一例を示す模式図 温水タンク装置の一例を示す模式図 本実施の形態における洗浄工程における制御装置の動作の一例を示すフローチャート
符号の説明
10 イソシアネート系化合物容器
11 ポリオール系化合物容器
20 ロータ
30 ジャケット
40 成形機
45 制御装置
50 外周壁
60 温水タンク装置
61 温水タンク電磁弁
62 温水タンク逆流防止装置
65 電磁弁
70 湯切りエアー供給装置
71 湯切りエアー電磁弁
72 湯切りエアー逆流防止装置
80 エアーブロー供給装置
81 エアーブロー電磁弁
82 エアーブロー逆流防止装置
90 エアーフラッシュ供給装置
91 エアーフラッシュ電磁弁
92 エアーフラッシュ逆流防止装置

Claims (4)

  1. イソシアネート系化合物およびポリオール系化合物を所定の圧力下の混合室内で混合攪拌させたものを成形型内に注型し、成形品離型後に前記混合室内のウレタン残留物を洗浄するウレタン残留物の洗浄装置であって、
    洗浄水を加熱するための加熱装置と、
    前記加熱装置により加熱された洗浄用温水を前記混合室内へ供給する洗浄温水配管と、
    所定の圧力値の圧縮気体を前記混合室内へ供給する配管と、を含み、
    前記配管は、所定の圧力値の圧縮気体を前記混合室内へ供給する第1の配管と、前記第1の配管から供給される圧縮気体の圧力値とは異なる所定の圧力値の圧縮気体を前記混合室内へ供給する第2の配管と、前記第1の配管から供給される圧縮気体の圧力値および前記第2の配管から供給される圧縮気体の圧力値とは異なる所定の圧力値の圧縮気体を前記混合室内へ供給する第3の配管と、を含み、
    前記成形品離型後に、前記第1の配管および前記第2の配管のうち少なくとも一方から前記混合室内に圧縮気体が噴射され
    その後に、前記洗浄温水配管から前記混合室内に洗浄用温水が供給され、前記第1の配管および前記第2の配管のうち少なくとも他方から前記洗浄用温水を除去するための圧縮気体が噴射され
    その後に、前記第3の配管および前記第1の配管および前記第2の配管のうち少なくとも他方から前記洗浄用温水を除去するための圧縮気体が噴射されるよう構成されていることを特徴とするウレタン残留物の洗浄装置。
  2. 前記洗浄用温水配管、前記第1の配管および前記第2の配管は、前記混合室内に連通する途中で一本の配管に集合され、
    前記洗浄温水配管、前記第1の配管および前記第2の配管には、それぞれ個々に開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項1記載のウレタン残留物の洗浄装置。
  3. 前記第1の配管の一端は、継続して前記所定の圧力値の圧縮気体を噴射させるエアーブロー装置に接続され、
    前記第2の配管の一端は、間欠的に前記所定の圧力値の圧縮気体を噴射させるエアーフラッシュ装置に接続されたことを特徴とする請求項2記載のウレタン残留物の洗浄装置。
  4. イソシアネート系化合物およびポリオール系化合物を所定の圧力下の混合室内で混合攪拌させたものを成形型内に注型し、成形品離型後に前記混合室内のウレタン残留物を洗浄するウレタン残留物の洗浄方法であって、
    前記成形品離型後に、所定の圧力値を有する第1の圧縮気体を前記混合室内に供給する第1の気体供給工程と、
    加熱された洗浄水を前記混合室内に供給し、この洗浄水供給後に、所定の圧力値を有する第2の圧縮気体を前記混合室内に供給する第2の気体供給工程と、
    この第2の気体供給工程の後に、前記第2の圧縮気体と、所定の圧力値を有する第3の圧縮気体とを、前記混合室内に供給する第3の気体供給工程と、
    を含むことを特徴とするウレタン残留物の洗浄方法。
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