JP6643375B2 - ポリウレア噴射装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、携行型のポリウレア噴射装置に関する。

コンクリート構造物や金属製タンク等の種々の設備に、ライニング材としてポリウレアを施工することにより、防食・防水、構造物の延命・補強等に優れた効果を発揮することが知られている。ポリウレアを施工する際の作業者の負担を軽減するため、使い捨てのスプレー缶を利用したポリウレア噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のポリウレア噴射装置は、交換可能なスプレー缶の内圧を利用してＡ剤及びＢ剤を混合噴射する。そのため、このポリウレア噴射装置は、ドラム缶から薬液を圧送するドラムポンプも、薬液に高圧をかけて吹き付ける高圧メタリング装置も必要としない。一方で、Ａ剤及びＢ剤のスプレー缶は、スタティックミキサ内に薬液を圧送するために、一般的なスプレー缶に比べて高圧で充填されている。スプレー缶が高圧になるに従い、噴射孔の延長上だけでなく、その周囲にも薬液が飛散しやすくなる。

しかるに、特許文献１に記載のポリウレア噴射装置は、スプレー缶を交換して種々のＡ剤及びＢ剤を組み合わせることができる。組み合わせによってはＡ剤とＢ剤との間に粘度差が生じる場合がある。両者の粘度差が大きいと、一方の薬液が他方の薬液よりも勢いよく噴射され、飛散した薬液によって他方の薬液の噴射が妨げられる。噴射量の偏りが大きくなる結果、設計通りの比率でＡ剤及びＢ剤を混合できなくなる。Ａ剤及びＢ剤の混合比が適正でないと、塗膜は硬化するものの得られたポリウレアの強度が低下する。

特開２０１７−２２１８８９号公報

本発明の目的は、強度に優れた塗膜を形成できる携行型のポリウレア噴射装置を提供することにある。

一実施形態のポリウレア噴射装置は、第１容器と、第２容器と、スタティックミキサと、アダプタと、を備えている。第１容器には、イソシアネートを主成分とするＡ剤に硬化遅延剤及び噴射剤を加えた材料が充填されている。第２容器には、ポリアミンを主成分とするＢ剤に硬化遅延剤及び噴射剤を加えた材料が充填されている。スタティックミキサは、基端に送り込まれた第１容器の内容物及び第２容器の内容物を混合し、先端から吐出する。アダプタは、第１容器及び第２容器並びにスタティックミキサを接続している。前記Ａ剤と前記Ｂ剤の粘度は、互いに異なる。

アダプタは、拡径部と、第１チューブと、第２チューブと、底壁と、第１噴射孔と、第２噴射孔と、隔壁とを備えている。拡径部は、スタティックミキサの基端に接続される。第１チューブの一端は、第１容器に接続される。第２チューブの一端は、第２容器に接続される。底壁は、拡径部の端部に位置する。第１噴射孔は、底壁に形成され、第１チューブと拡径部を連通させる。第２噴射孔は、底壁に形成され、第２チューブと拡径部を連通させる。隔壁は、底壁における第１噴射孔及び第２噴射孔の間の部分からスタティックミキサ側の拡径部の端部に向けて延び、拡径部の内部を第１噴射孔に繋がる第１空間と第２噴射孔に繋がる第２空間とに二分する。

第１噴射孔、第２噴射孔及び隔壁を横切るアダプタの断面において、第１空間の幅が第１噴射孔の幅よりも大きく、且つ、第２空間の幅が第２噴射孔の幅よりも大きい。隔壁は、スタティックミキサの軸方向において、拡径部の内径の少なくとも二倍の長さを有している。

一実施形態のポリウレア噴射装置によれば、設計通りの比率でＡ剤及びＢ剤を混合できるため、強度に優れた塗膜を形成できる。

図１は、本実施形態のポリウレア噴射装置を分解して示す斜視図である。 図２は、第１及び第２容器の製造方法の一例を示す斜視図である。 図３は、組み立てた状態のポリウレア噴射装置を一部切り欠いて示す斜視図である。 図４は、図３に示されたアダプタの内部構造を示す断面図である。 図５は、図４に示された第１及び第２噴射孔をスタティックミキサ側から見た正面図である。 図６は、図４に示された隔壁の作用を説明する断面図である。 図７は、図６と対比される比較例の断面図である。 図８は、本実施形態の変形例に係るアダプタの内部構造を示す断面図である。

本実施形態のポリウレア噴射装置１について、図１から図７を参照して説明する。図１は、本実施形態のポリウレア噴射装置１を分解して示す斜視図である。図１に示すように、ポリウレア噴射装置１は、第１容器１０と、第２容器２０と、吹き付けガン３０と、を備えている。

第１及び第２容器１０，２０は、例えば使い捨てのスプレー缶である。第１容器１０には、イソシアネートを主成分とするＡ剤に硬化遅延剤及び噴射剤を加えた材料が充填されている。第２容器２０には、ポリアミンを主成分とするＢ剤に第１容器１０と同様の硬化遅延剤と噴射剤とを加えた材料が充填されている。第１及び第２容器１０，２０の内容物は、モレキュラーシーブ等の乾燥剤をさらに含んでいてもよい。

Ａ剤の一例は、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’−ＭＤＩ）等の芳香族イソシアネートである。なお、イソシアネートは、脂肪族イソシアネートであってもよい。Ａ剤は、これらのイソシアネートの一部をポリオールと反応させてウレタンプレポリマーとした混合物であってもよい。

Ｂ剤の一例は、平均分子量１０００〜１００００のポリアミンに芳香族ジアミンを加えた混合物である。ポリアミンとして、例えば、ポリオキシプロピレンジアミン等のポリアルキレンアミンが好適である。複数の芳香族ジアミンを混合してもよい。Ｂ剤の配合比は、ポリアミン１００重量部に対して芳香族ジアミン５〜２０重量部である。

硬化遅延剤は、Ａ剤やＢ剤と相溶してそれらの粘度を低下させるとともに、Ｂ剤が混合されたＡ剤の硬化を遅延させる。硬化遅延剤の一例は、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の溶剤である。なお、硬化遅延剤は、Ａ剤やＢ剤への相溶性に優れた溶剤であればよく、アセトン等の種々の汎用溶剤を使用できる。

噴射剤は、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）等の液化ガス系の噴射剤である。液化ガス系の噴射剤は、Ａ剤やＢ剤と相溶してそれらの粘度を低下させる。ジメチルエーテルは、スプレー缶から噴射したとき、液化石油ガスよりも急激に膨張して非常に細かい霧状の内容物を形成できる。液化石油ガスは、常温でジメチルエーテルよりも蒸気圧が高く、スプレー缶を高圧に調整しやすい。２５℃において、ジメチルエーテルの蒸気圧は０．６２ＭＰａであり、液化石油ガスの蒸気圧は０．９４ＭＰａである。

ところで、第１容器１０に充填されたＡ剤は、霧化するとバルブを攻撃して劣化させることがある。スプレー缶のバルブを構成するガスケットには、充填材として炭酸カルシウム等が含まれている。イソシアネートを噴射剤と一緒にスプレー缶に封入すると、充填材中の炭酸カルシウムの含有量によっては、イソシアネートが炭酸カルシウムと反応してガスケットを徐々に硬化させる。

バルブの劣化を防いでＡ剤及びＢ剤を長期保存するため、噴射剤と、噴射剤を含まない内容物とを互いに隔離した状態で保存してもよい。図２は、第１及び第２容器１０，２０の製造方法の一例を示す斜視図である。図２に示す例では、液化ガス系の噴射剤１０１と、噴射剤１０１を含まない内容物１０２（Ａ剤、硬化遅延剤及び乾燥剤等）とが互いに異なる第１及び第２スプレー缶１１，１２にそれぞれ保管されている。

第１容器１０を使用したとき、第１及び第２スプレー缶１１，１２のバルブを連結チューブ３７で接続する。第１スプレー缶１１の内圧によって液相の噴射剤１０１が第１スプレー缶１１から噴射され、内容物１０２が封入された第２スプレー缶１２に噴射剤１０１が充填される。これにより、第１容器１０が製造される。

同様に、液化ガス系の噴射剤２０１と、噴射剤２０１を含まない内容物２０２（Ｂ剤、硬化遅延剤及び乾燥剤等）とを互いに異なる第３及び第４スプレー缶２１，２２にそれぞれ保管し、使用したときに第４スプレー缶２２に第３スプレー缶２１の噴射剤を充填して第２容器２０を製造してもよい。なお、あらかじめ噴射剤が充填された第１容器１０や第２容器２０を用意してもよい。

再び図１を参照して吹き付けガン３０を説明する。吹き付けガン３０は、例えば、ホルダ３１と、グリップ３２と、操作レバー３３と、アダプタ３４と、スタティックミキサ３５と、固定キャップ３６と、を備えている。第１及び第２容器１０，２０は、バルブを上方に向けてホルダ３１に装着されている。ホルダ３１は、吹き付けガン３０を把持するためのグリップ３２と一体的に形成されている。

ホルダ３１には、第１容器１０及び第２容器２０のバルブを操作するための操作レバー３３が付設されている。図１に示す例では、操作レバー３３は、第１及び第２容器１０，２０のバルブに上方から対向しており、ホルダ３１の前端に設けられたヒンジを中心にして回動自在に支持されている。グリップ３２を握る手の親指等で操作レバー３３を押し下げて第１及び第２容器１０，２０のバルブを押下すると、それらのバルブが同時に開放される。

図３は、組み立てた状態のポリウレア噴射装置１を一部切り欠いて示す斜視図である。図３に示す例では、アダプタ３４はホルダ３１に取り付けられている。なお、アダプタ３４をホルダ３１と一体的に形成してもよい。スタティックミキサ３５の基端３５Ｐは、アダプタ３４に接続されている。

アダプタ３４とスタティックミキサ３５とは、例えば、アダプタ３４に螺合する固定キャップ３６によって固定されている。なお、アダプタ３４及びスタティックミキサ３５の固定方法はこれに限られず、ルアーロック式のコネクタ等であってもよい。

スタティックミキサ３５は、アダプタ３４を通じて基端３５Ｐに送られてきた第１容器１０の内容物と、アダプタ３４を通じて基端３５Ｐに送られてきた第２容器２０の内容物とを混合して図１に示された先端３５Ｄから吐出する。スタティックミキサの内部では、交互に配置された左エレメント３５Ｌと右エレメント３５Ｒとが直列に並んでいる。

左エレメント３５Ｌは、スタティックミキサ３５の内部を通過する流体を二分割するとともに左回転させる。右エレメント３５Ｒは、スタティックミキサ３５の内部を通過する流体を二分割するとともに右回転させる。スタティックミキサ３５の内部を通過する二液は、回転方向が交互に切り替わるエレメント３５Ｌ，３５Ｒにより攪拌混合されて図１に示された先端３５Ｄから吐出される。

図４は、アダプタ３４の内部構造を示す断面図である。図４に示すように、アダプタ３４は、拡径部４０と、第１噴射孔４１と、第２噴射孔４２と、隔壁４３と、第１チューブ４６と、第２チューブ４７と、を備えている。拡径部４０は、有底円筒状に形成され、軸方向Ｘに沿って延びる周壁４４と、第１及び第２容器１０，２０側に位置した周壁４４の基端を閉塞する底壁４５と、を有している。

拡径部４０の開口には、スタティックミキサ３５及び拡径部４０の中心軸が一致するように、スタティックミキサ３５の基端３５Ｐが接続されている。拡径部４０の底壁４５には、アダプタ３４をスタティックミキサ３５の軸方向Ｘに貫通する第１及び第２噴射孔４１，４２が形成されている。第１チューブ４６の一端４６Ｐには、アタッチメント４８が設けられている。アタッチメント４８は、第１容器１０のバルブに接続されている。第１チューブ４６の他端４６Ｄは、第１噴射孔４１に接続されている。

同様に、第２チューブ４７の一端４７Ｐは、アタッチメント４９を介して第２容器２０のバルブに接続されている。第２チューブ４７の他端４７Ｄは、第２噴射孔４２に接続されている。本実施形態に係る第１及び第２チューブ４７，４７は、第１及び第２容器１０，２０のバルブから第１及び第２噴射孔４１，４２に亘って略直線状に形成されている。

第１及び第２チューブ４７，４７が湾曲していると、第１及び第２容器１０，２０の内圧が高い場合、当該第１及び第２チューブ４７，４７が直線に近づこうと変形して拡径部４０や第１及び第２容器１０，２０のバルブから外れてしまうおそれがある。本実施形態であれば、第１及び第２容器１０，２０が高圧であっても第１及び第２チューブ４７，４７の変形を最小限にできるため、第１及び第２チューブ４７，４７の脱落を未然に防ぐことができる。

第１噴射孔４１は、第１チューブ４６の先端と拡径部４０の内部空間Ｓとを連通させている。第１噴射孔４１は、第１チューブ４６を通過した第１容器１０の内容物が拡径部４０に向かう流路である。同様に、第２噴射孔４２は、第２チューブ４７の先端と拡径部４０の内部空間Ｓとを連通させている。第２噴射孔４２は、第２チューブ４７を通過した第２容器２０の内容物が拡径部４０に向かう流路である。

図５は、第１及び第２噴射孔４１，４２をスタティックミキサ３５側から見た正面図である。第１及び第２噴射孔４１，４２の出口の間には、それらを隔てる隔壁４３が形成されている。本実施形態のポリウレア噴射装置１は、第１及び第２噴射孔４１，４２の間に拡径部４０の内部空間Ｓを二分する隔壁４３が設けられていることが特徴の一つである。

図６は、隔壁４３の作用を説明する断面図である。図７は、図６と対比される比較例の断面図である。図７に示す比較例は、第１及び第２噴射孔４１，４２を隔てる隔壁４３が設けられていないことを除いて本実施形態と略同一の形状及び機能を有している。

第１及び第２容器１０，２０は、スタティックミキサ３５内にＡ剤及びＢ剤を圧送するために、一般的なスプレー缶に比べて高圧で充填されている。スプレー缶が高圧になるに従い、第１及び第２噴射孔４１，４２の延長上だけでなく、その周囲にも内容物が飛散しやすくなる。

また、Ａ剤及びＢ剤の粘度差が大きいと、例えばＡ剤がＢ剤よりも勢いよく噴射され、飛散したＡ剤によってＢ剤の噴射が妨げられることがある。Ａ剤の噴射量に対してＢ剤の噴射量が不足し、設計通りの比率でＡ剤及びＢ剤を混合できなくなる。Ａ剤及びＢ剤の混合比が適正でないと、塗膜は硬化しても、得られたポリウレアの強度が低下するおそれがある。

これに対し、本実施形態のポリウレア噴射装置１は、第１容器１０からＡ剤を含んだ内容物が噴射される第１噴射孔４１と、第２容器２０からＢ剤を含んだ内容物が噴射される第２噴射孔４２との間に、それらを隔てる隔壁４３が設けられている。仮に、第１噴射孔４１から噴射された第１容器１０の内容物が四方に飛散しても、隔壁４３によって飛散物が遮蔽される。

飛散した第１容器１０の内容物によって第２噴射孔４２から噴射する第２容器２０の内容物の噴射が妨げられることがない。とりわけ、スタティックミキサ３５の軸方向Ｘにおいて、隔壁４３に十分な長さがあれば、第１容器１０からの噴射量と、第２容器２０からの噴射量に偏りが生じにくくなる。隔壁４３の長さＬは、拡径部４０の内径Ｄの例えば二倍である。

図８は、本実施形態の変形例に係るアダプタ３４の内部構造を示す断面図である。変形例は、第１及び第２噴射孔４１，４２が屈曲部４１Ｌ，４２Ｌを有している点が本実施形態と異なる。変形例によれば、第１及び第２チューブ４６，４７の内容物は、Ｌ字状に屈曲した第１及び第２噴射孔４１，４２を通過する際に勢いが弱められる。第１及び第２チューブ４６，４７の内容物が飛散しづらくなるため、隔壁４３との相乗効果でより確実に噴射量の偏りを抑制できる。

以上のように構成された本実施形態及びその変形例のポリウレア噴射装置１は、第１及び第２噴射孔４１，４２を隔てる隔壁４３を有している。そのため、第１噴射孔４１から飛散した第１容器１０の内容物によって第２噴射孔４２の噴射が妨げられることがない。

同様に、第２噴射孔４２から飛散した第２容器２０の内容物によって第１噴射孔４１の噴射が妨げられることがない。本実施形態及びその変形例によれば、第１及び第２容器１０，２０が高圧であっても設計通りの比率でＡ剤及びＢ剤を混合できるため、強度に優れた塗膜を形成できる。

本実施形態及びその変形例に係る第１及び第２容器１０，２０は、イソシアネート等の薬液と、それらの薬液を噴射する噴射剤とを互いに隔離した状態で保存でき、使用したいときに噴射剤が充填された第１容器１０を製造できる。保管中、噴射剤によって薬液が霧化されないため、スプレー缶のバルブの劣化を抑制して長期保存できる。

本発明は、以上説明した各実施形態の構成に種々の変形を加えて実施できる。例えば、各実施形態において開示した構成は適宜組み合わせてもよい。発明の要旨を逸脱しない範囲で変形された形態は、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等の範囲に含まれる。

１…ポリウレア噴射装置、１０…第１容器、２０…第２容器、３４…アダプタ、３５…スタティックミキサ、３５Ｐ…スタティックミキサの基端、３５Ｄ…スタティックミキサの先端、４０…拡径部、４１…第１噴射孔、４２…第２噴射孔、４１Ｌ，４２Ｌ…屈曲部、４３…隔壁、４６…第１チューブ、４６Ｐ…第１チューブの一端、４６Ｄ…第１チューブの他端、４７…第２チューブ、４７Ｐ…第２チューブの一端、４７Ｄ…第２チューブの他端、Ｄ…拡径部の内径、Ｌ…隔壁の長さ、Ｓ…内部空間、Ｘ…スタティックミキサの軸方向。

Claims (3)

1. イソシアネートを主成分とするＡ剤に硬化遅延剤及び噴射剤を加えた材料が充填された第１容器と、
   ポリアミンを主成分とするＢ剤に硬化遅延剤及び噴射剤を加えた材料が充填された第２容器と、
   基端に送り込まれた前記第１容器の内容物及び前記第２容器の内容物を混合し、先端から吐出するスタティックミキサと、
   前記第１容器及び前記第２容器並びに前記スタティックミキサを接続するアダプタと、を備え、
   前記Ａ剤と前記Ｂ剤の粘度が互いに異なり、
   前記アダプタは、
   前記スタティックミキサの前記基端に接続される拡径部と、
   一端が前記第１容器に接続される第１チューブと、
   一端が前記第２容器に接続される第２チューブと、
   前記拡径部の端部に位置する底壁と、
   前記底壁に形成され、前記第１チューブと前記拡径部を連通させる第１噴射孔と、
   前記底壁に形成され、前記第２チューブと前記拡径部を連通させる第２噴射孔と、
   前記底壁における前記第１噴射孔及び前記第２噴射孔の間の部分から前記スタティックミキサ側の前記拡径部の端部に向けて延び、前記拡径部の内部を前記第１噴射孔に繋がる第１空間と前記第２噴射孔に繋がる第２空間とに二分する隔壁と、を備え、
   前記第１噴射孔、前記第２噴射孔及び前記隔壁を横切る前記アダプタの断面において、前記第１空間の幅が前記第１噴射孔の幅よりも大きく、且つ、前記第２空間の幅が前記第２噴射孔の幅よりも大きく、
   前記隔壁は、前記スタティックミキサの軸方向において、前記拡径部の内径の少なくとも二倍の長さを有している、ポリウレア噴射装置。
2. 前記第１噴射孔の延在方向は、前記スタティックミキサの前記軸方向に平行である、請求項１に記載のポリウレア噴射装置。
3. 前記第１噴射孔及び前記第２噴射孔は、Ｌ字状に屈曲した屈曲部をそれぞれ有している、請求項１又は２に記載のポリウレア噴射装置。

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