JP5321127B2

JP5321127B2 - ポリウレタン成型品の製造方法、貯氷容器の製造方法、ポリウレタン成型品および貯氷容器

Info

Publication number: JP5321127B2
Application number: JP2009041154A
Authority: JP
Inventors: 淳篠原; 新二佐藤; 卓木下
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: JP2010194816A

Description

本発明は、ポリウレタン成型品の製造方法、貯氷容器の製造方法、ポリウレタン成型品および貯氷容器に関するものであって、特に水発泡によるポリウレタン成型品の製造方法貯氷容器の製造方法、ポリウレタン成型品および貯氷容器に関するものである。

カップ式飲料自動販売機やアイスディスペンサに内蔵される貯氷容器は、金属製の容器を高密度のポリウレタンで囲繞することにより、構成されている。この高密度のポリウレタンは、主としてフロンを発泡材としており、ウレタンの反応熱がフロンを揮発させることにより、ウレタンを発泡させていた。このように、フロンを用いて高密度のウレタンを発泡させる場合には、成形金型の温度とウレタンの反応温度との温度差により、成形金型に接する表面に表面が硬いインテグラルスキン層が発泡表面を覆うように形成され、高密度のポリウレタンの表面には面材を設ける必要がなかった。

しかしながら、特定フロンのオゾン層破壊、地球温暖化などの環境問題に由来する規制強化への対応が迫られるに至った。そして、図４に示すように、イソシアネートと水が化学反応することにより、発生した炭酸ガスを用いてウレタンを発泡させる水発泡が採用されるに至っている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００７−１４６０８５号公報

ところで、水発泡によりウレタンを発泡させると、表面の発泡反応が十分に抑制されずに、インテグラルスキン層が薄くなる。このため、ウレタン発泡の密度が部分的に低い箇所では、表面を押えると、発泡部がひずむなど、表面の硬さが従来のポリウレタン成型品よりも劣るという問題が生じた。

たとえば、インテグラルスキン層が厚く形成されるフロンを発泡材とする場合のように、上部が開口されたオープン形状の成型品（貯氷容器）が伏せた状態で成型されるように、金型Ｄの中に金属製の容器２を伏せてセットし、図５−１に示すように、金型Ｄと容器２との間に形成される成型空間（キャビティ）Ｃに発泡原液を注入すると、図５−２に示すように、発泡反応初期において、流動抵抗が大きな側部が発泡反応により成長する。発泡が継続し、図５−３に示すように、発泡反応終期になると、上部（貯氷容器の底部となる部分）に発泡原液が廻る。そして、図４−４に示すように、成型空間Ｃに発泡ウレタンＵが行き渡り、発泡反応を継続する。その途中で、ウレタンＵの硬化が始まるが、側部は流動抵抗が大きいためウレタンＵが逆流することはない。したがって、成型品の上部（貯氷容器の底部）よりも側部のウレタン密度が低くなり、表面硬度が小さくなる。このように成型された成型品（貯氷容器）は、従来の成型品（貯氷容器）よりも表面の硬さが劣ることになる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、表面が硬いインテグラルスキン層が形成される水発泡によるポリウレタン成型品の製造方法、貯氷容器の製造方法、ポリウレタンの充填密度が均一となるポリウレタン成型品および貯氷容器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな流動部と、該流動部に連設され、発泡ウレタンの流動抵抗が大きな抵抗部とを有するポリウレタン成型品を製造する際、ポリウレタン発泡原液に含まれたイソシアネートと水が化学反応することにより発生した炭酸ガスを用いてポリウレタンを発泡させ、ポリウレタンを所望の形に成型するポリウレタン成型品の製造方法において、前記抵抗部が上となるように、ポリウレタン成型品の成型空間を形成したことを特徴とする。

また、本発明は、ポリウレタン発泡原液に含まれたイソシアネートと水が化学反応することにより発生した炭酸ガスを用いてポリウレタンを発泡させ、容器を囲繞するようにポリウレタンを成型する貯氷容器の製造方法において、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな容器の底部が下に、発泡ウレタンの流動抵抗が大きな容器の側部が上となるように、型と容器との間に成型空間を形成したことを特徴とする。

また、本発明は、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな流動部と、該流動部に連設され、発泡ウレタンの流動抵抗が大きな抵抗部とを有し、ポリウレタン発泡原液に含まれたイソシアネートと水が化学反応することにより発生した炭酸ガスを用いてポリウレタンを発泡させ、ポリウレタンを所望の形に成型するポリウレタン成型品において、発泡ウレタンの発泡反応終期に、該発泡ウレタンが前記流動部に行き渡るようにして前記流動部のポリウレタンの密度と前記抵抗部のポリウレタンの密度とが均一となるように成型したことを特徴とする。

また、本発明は、ポリウレタン発泡原液に含まれたイソシアネートと水が化学反応することにより発生した炭酸ガスを用いてポリウレタンを発泡させ、容器を囲繞するように成型した貯氷容器において、発泡ウレタンの発泡反応終期に、該発泡ウレタンが、発泡ウレタンの流動抵抗の大きな容器側部を囲繞する部分に行き渡るようにして発泡ウレタンの流動抵抗が小さな容器底部を囲繞する部分のポリウレタンの密度と前記容器側部を囲繞する部分のポリウレタンの密度とが均一となるように成型したことを特徴とする。

本発明にかかるポリウレタン成型品の製造方法は、発泡ウレタンの流動抵抗が大きな抵抗部が上となるようにポリウレタン成型品の成型空間（キャビティ）を形成したので、抵抗部に最後にポリウレタンが充填されることになる。したがって、ポリウレタンの充填密度は均一なものとなり、ポリウレタン成型品は、フロンにより発泡されたポリウレタン成型品と同様に、表面が硬いインテグラルスキン層が形成される。この結果、水発泡により発泡されたポリウレタン成型品の表面に面材を設ける必要がない。

本発明にかかる貯氷容器の製造方法は、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな容器の底部が下に、発泡ウレタンの流動抵抗が大きな容器の側部が上となるように、型と容器との間に成型空間を形成したので、容器の側部に最後にポリウレタンが充填されることになる。したがって、ポリウレタンの充填密度は均一なものとなり、貯氷容器は、フロンにより発泡された貯氷容器と同様に、表面が硬いインテグラルスキン層が形成される。この結果、水発泡により発泡された貯氷容器の表面に面材を設ける必要がない。

本発明にかかるポリウレタン成型品は、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな流動部と発泡ウレタンの流動抵抗が大きな抵抗部とを有する場合に、流動部のポリウレタンの密度と抵抗部のポリウレタンの密度とが同一となるように成型したので、ポリウレタンの充填密度が均一となり、ポリウレタン成型品は、フロンにより発泡されたポリウレタン成型品と同様に、表面が硬いインテグラルスキン層が形成される。したがって、水発泡により発泡されたポリウレタン成型品に面材を設ける必要がない。

本発明にかかる貯氷容器は、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな容器底部を囲繞するポリウレタンの密度と発泡ウレタンの流動抵抗の大きな容器側部を囲繞するポリウレタンの密度とが同一となるように成型したので、ポリウレタンの充填密度が均一となり、貯氷容器は、フロンにより発泡された貯氷容器と同様に、表面が硬いインテグラルスキン層が形成される。したがって、水発泡により発泡された貯氷容器に面材を設ける必要がない。

図１は、本発明の実施の形態である貯氷容器の製造方法によって製造される貯氷容器を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態である貯氷容器を成型する型を示す断面図である。図３−１は、本発明の実施の形態であるポリウレタン成型品の製造方法を示した断面図であって、発泡原液を注入した状態を示す図である。図３−２は、本発明の実施の形態であるポリウレタン成型品の製造方法を示した断面図であって、発泡反応初期の状態を示す図である。図３−３は、本発明の実施の形態であるポリウレタン成型品の製造方法を示した断面図であって、発泡反応終期の状態を示す図である。図３−４は、本発明の実施の形態であるポリウレタン成型品の製造方法を示した断面図であって、発泡反応が終了した状態を示す図である。図４は、ポリウレタンの生成反応を説明する説明図である。図５−１は、従前のポリウレタン成型品の製造方法を示した断面図であって、発泡原液を注入した状態を示す図である。図５−２は、従前のポリウレタン成型品の製造方法を示した断面図であって、発泡反応初期の状態を示す図である。図５−３は、従前のポリウレタン成型品の製造方法を示した断面図であって、発泡反応終期の状態を示す図である。図５−４は、従前のポリウレタン成型品の製造方法を示した断面図であって、発泡反応が終了した状態を示す図である。

以下に、本発明にかかるポリウレタン成型品の製造方法、ポリウレタン成型品および貯氷容器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

ここで説明するポリウレタン成型品は、カップ式飲料自動販売機やアイスディスペンサに内蔵される貯氷容器１であって、図１に示すように、容器２と、該容器２を囲繞する断熱材３とを備えている。

容器２は、金属製（たとえば、アルミ製）であって、上面が開放され、底部に穴２１が設けられた有底の円筒形を呈している。開放された上面は、図示せぬ蓋体によって、閉塞されるようになっている。底部に開けられた穴２１には、復氷を防止するアジテータ（図示せず）が取り付けられた軸が挿通するとともに、貯氷容器１の下方に設けられた製氷器（図示せず）から氷が送り込まれるようになっている。

断熱材３は、ポリウレタンを発泡成型したものであって、ここで説明する断熱材３は、イソシアネートと水が化学反応することにより、発生した炭酸ガスを用いてウレタンを発泡させる水発泡により成型されるものである。

また、図１に示すように、断熱材３は、容器底部を囲繞する底部３１が厚く、容器側部を囲繞する側部３２が薄く形成されるようになっている。したがって、底部を成型する成型空間底部（キャビティ底部）における発泡ウレタンの流動抵抗は小さく、側部を成型する成型空間側部（キャビティ側部）における発泡ウレタンの流動抵抗は大きくなる。

上述した貯氷容器を製造する場合には、図２に示すように、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな底部が下に、発泡ウレタンの流動抵抗が大きな容器の側部が上となるように、型Ｄと容器２との間に成型空間（キャビティ）Ｃを形成する。

なお、成形空間（キャビティ）Ｃを形成する型Ｄには、成形空間上部に挿通するガス抜孔Ｈが複数設けてある。ガス抜孔Ｈは、成形空間（キャビティ）Ｃに炭酸ガスが溜まり貯氷容器（成形品）１の表面にボイドが生成されることを防止するためのもので、成形した貯氷容器（成型品）１の開口部上面には、ガス抜孔Ｈの痕跡が複数残ることになる。また、型は、鉄、アルミ等の金属製の金型であっても良いし、樹脂製の型であっても良い。

つぎに、図３−１に示すように、型Ｄと容器２との間に形成された成型空間底部（キャビティ底部）に発泡原液を注入すると、図３−２に示すように、発泡反応初期において発泡したウレタンＵは、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな成型空間底部（キャビティ底部）から発泡ウレタンの流動抵抗が大きな成型空間側部（キャビティ側部）に向けて成長する。

発泡が継続し、図３−３に示すように、発泡反応終期になると、ウレタンＵの発泡圧を上げながら流動抵抗が大きな成型空間側部（キャビティ側部）には発泡原液が廻る。そして、図３−４に示すように、発泡反応終期になると、成型空間に発泡ウレタンＵが行き渡り、発泡反応が継続する。その途中で、ウレタンＵの硬化が始まるが、発泡ウレタンの流動抵抗が大きい成型空間側部に最後に発泡ウレタンＵが充填されるため、ウレタンＵの発泡圧が、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな成型空間底部（キャビティ底部）に作用することになり、ウレタン密度が均一となる。

上述した実施の形態である貯氷容器（ポリウレタン成型品）の製造方法により製造された貯氷容器（ポリウレタン成型品）１は、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな容器底部を囲繞するポリウレタンの密度と発泡ウレタンの流動抵抗の大きな容器側部を囲繞するポリウレタンの密度が略同一であり、断熱材３の表面に表面が硬いインテグラルスキン層が形成される。

また、この製造方法により製造された貯氷容器（ポリウレタン成型品）１の断熱材３を分析すると、炭酸ガスにより発泡されたことが確認される。

さらに、この製造方法により製造された貯氷容器（ポリウレタン成型品）１の開口縁部上面には、ガス抜孔Ｈの痕跡が残るので、この製造方法で製造された貯氷容器（ポリウレタン成型品）１か否かが確認される。

上述した実施の形態である貯氷容器（ポリウレタン成型品）の製造方法は、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな容器２の底部が下に、発泡ウレタンの流動抵抗が大きな容器２の側部が上となるように、型Ｄと容器２との間に成型空間（キャビティ）Ｃを形成したので、容器２の側部に最後にポリウレタンが充填されることになる。したがって、ポリウレタンＵの充填密度は均一なものとなり、貯氷容器１は、フロンにより発泡された貯氷容器と同様に、表面が硬いインテグラルスキン層が形成される。この結果、水発泡により発泡された貯氷容器１の表面に面材を設ける必要がない。

また、実施の形態である貯氷容器１は、発泡ウレタンの流動抵抗が小さな容器底部を囲繞する断熱材（ポリウレタン）３１の密度と発泡ウレタンの流動抵抗の大きな容器側部を囲繞する断熱材（ポリウレタン）３２の密度とが同一となるように成型したので、ポリウレタンの充填密度が均一となり、貯氷容器１は、フロンにより発泡された貯氷容器と同様に、表面が硬いインテグラルスキン層が形成される。したがって、水発泡により発泡された貯氷容器に面材を設ける必要がない。

１貯氷容器（ポリウレタン成型品）
２容器
２１穴
３断熱材
３１底部（流動部）
３２側部（抵抗部）
Ｃ成型空間（キャビティ）
Ｄ型
Ｈガス抜孔
Ｕウレタン

Claims

発泡ウレタンの流動抵抗が小さな流動部と、該流動部に連設され、発泡ウレタンの流動抵抗が大きな抵抗部とを有するポリウレタン成型品を製造する際、ポリウレタン発泡原液に含まれたイソシアネートと水が化学反応することにより発生した炭酸ガスを用いてポリウレタンを発泡させ、ポリウレタンを所望の形に成型するポリウレタン成型品の製造方法において、
前記抵抗部が上となるように、ポリウレタン成型品の成型空間を形成したことを特徴とするポリウレタン成型品の製造方法。
ポリウレタン発泡原液に含まれたイソシアネートと水が化学反応することにより発生した炭酸ガスを用いてポリウレタンを発泡させ、容器を囲繞するようにポリウレタンを成型する貯氷容器の製造方法において、
発泡ウレタンの流動抵抗が小さな容器の底部が下に、発泡ウレタンの流動抵抗が大きな容器の側部が上となるように、型と容器との間に成型空間を形成したことを特徴とする貯氷容器の製造方法。
発泡ウレタンの流動抵抗が小さな流動部と、該流動部に連設され、発泡ウレタンの流動抵抗が大きな抵抗部とを有し、ポリウレタン発泡原液に含まれたイソシアネートと水が化学反応することにより発生した炭酸ガスを用いてポリウレタンを発泡させ、ポリウレタンを所望の形に成型するポリウレタン成型品において、
発泡ウレタンの発泡反応終期に、該発泡ウレタンが前記流動部に行き渡るようにして前記流動部のポリウレタンの密度と前記抵抗部のポリウレタンの密度とが均一となるように成型したことを特徴とするポリウレタン成型品。
ポリウレタン発泡原液に含まれたイソシアネートと水が化学反応することにより発生した炭酸ガスを用いてポリウレタンを発泡させ、容器を囲繞するように成型した貯氷容器において、
発泡ウレタンの発泡反応終期に、該発泡ウレタンが、発泡ウレタンの流動抵抗の大きな容器側部を囲繞する部分に行き渡るようにして発泡ウレタンの流動抵抗が小さな容器底部を囲繞する部分のポリウレタンの密度と前記容器側部を囲繞する部分のポリウレタンの密度とが均一となるように成型したことを特徴とする貯氷容器。