JPH018336Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はポリウレタン樹脂塗料等の製造に用い
られる原料混合装置に関するものである。

従来よりポリウレタン樹脂の製造は、２種又は
それ以上の液状原料をそれぞれの容器から、それ
ぞれの秤量、移送ポンプで連続的に秤量しつゝミ
キサー室に送り込み、その吐出ノズルから連続的
に吐出し注型するものである。この従来装置は連
続して注型することが可能な場合には非常に有効
なものであるが、成形品の大きさや成形数量によ
つては断続的に注型作業を行わねばならない場合
が極めて多い。そのため一旦注型を停止するとミ
キサー室内で混合物の硬化がひき起されるが、こ
れを防止するためには注型作業を停止する毎に、
ミキサー室内を溶剤で洗浄し、更にエアフラツシ
ユによつて附着物を吹き飛ばすことが必要であ
る。このためイソシアナート、アミン及び溶剤等
の汚染物質が作業環境にまき散らされ、またミキ
サー室内に空気が充満する結果、次回の混合開始
時に混合液中に空気を抱き込むので、相当量の原
料損失を免えることができない。更にミキサー室
内の圧力の変動が激しいため、秤量ポンプによる
秤量に誤差を生じ易く、原料成分の配合比の変動
を招き易い。そのため従来の改良技術として混合
液に高圧を加えて強制的に射出成形する装置が提
供されたが、装置の大型化、高度化は避けられ
ず、金型にも相当の耐圧性が要求され、結局は多
種類少量の生産には不適当である。

また混合割合を一定にするため圧力調整弁を提
供されているが、この調整弁はスプリングバネを
使用したいわゆるダイヤフラム方式のものである
ためポンプの圧力変動に伴つて流量変化が生じ、
これを防止することは困難であつた。

そこで本考案の目的は簡単な構成で混合割合、
混合時間を一定にして、製品にバラツキのない混
合物を安定した状態で効率よく取り出すことので
きる装置を提供することにある。

本考案の他の目的は、粘度の異なる流体を置換
する時、置換に要する時間を短縮することにあ
る。

本考案の他の目的は装置の完全な密閉化により
原料成分や洗浄液の飛散による作業還境の汚染を
防止するものである。

更に本考案の他の目的は成形品の製造に必要と
される各種原料並びに加工エネルギーの所要量を
大幅に節減し、経済的に有利なコストで成形品を
製造する装置を提供することにある。

以下図面を参照しつつウレタン弾性体の製造に
本装置を適用した実施例について説明する。

第１図において、１はポリテトラメチレンエー
テルグリコールと４，４′−ジアミノ−２，３，
２′，３′−テトラクロルジフエニルメタンの混合
液（以下Ａ液という）の貯槽、１ａは２，４−ト
リレンジイソシアネート80％と２，６−トリレン
ジイソシアネート20％の混合液（以下Aa液とい
う）の貯槽で、それぞれは移送ポンプ２，２ａに
より第１パイプラインP₁，Pa₁を介して秤量移送
ポンプ３，３ａに連結している。なおこのポンプ
２，２ａは、貯槽１，１ａに圧力を加えてある時
は不要である。そして秤量移送ポンプ３，３ａよ
り第２パイプラインP₂，Pa₂を介して第１圧力調
整弁B₁，Ba₁に連結し、さらにこの圧力調整弁よ
り第３パイプラインP₃，Pa₃を介して原料Ａ，
Aaの供給状態を切換える原料切換手段たる切換
弁Ｖ，Vaの注入口，に連結している。この
切換弁Ｖ，Vaの吐出口，は第４パイプライ
ンP₄，Pa₄を介してミキサー室４に連結してお
り、この切換弁の他の吐出口，は第５パイプ
ラインP₅，Pa₅を介して貯槽１，１ａに連結して
いる。そしてこの第５パイプラインP₅，Pa₅と第
１パイプラインP₁，Pa₁とを連通させるバイパス
パイプBP，BPaには、第２圧力調整弁B₂，Ba₂
が設けてある。

さらにミキサー室４の吐出口には第６パイプラ
インP₆によつて第３圧力調整弁B₃に連結し、さ
らに第７パイプラインP₇を通つて洗浄液の供給
状態を切換える洗浄液切換手段たる切換弁Ｗの注
入口に連結している。そしてこの切換弁Ｗの吐
出ノズルは混合物受け室例えば金型５に連結し
ている。他方洗浄液たるソルペントＳは貯槽６に
貯えられ、移送ポンプ７を介して第１パイプライ
ンＰによつて原料切換弁Ｖ，Vaのそれぞれの注
入口，及び洗浄液切換弁Ｗの注入口に連結
している。そしてこの切換弁Ｗの吐出口，
は、洗浄液貯槽６に連結している。

ここで上記切換弁Ｖ，Vaの構造について、第
２図を参照して説明する。最外部には筒状の弁体
８があり、そこには４つの透孔（上記注入口、吐
出口の総称），，，が穿設されている。
そしてこの弁体８の中空内部には、切換部材であ
る切換弁棒９が挿入され、この弁棒は回転自在に
軸支されている。また弁体８の内周面には、弁体
の透孔〜と対応する位置関係にて透孔を穿設
した筒状のテフロン（商品名）加工されたシート
１０（以下テフロンシートという）が固着してお
り、このテフロンシートの内周面には弁棒９の外
周面が回転自在に密接している。そしてこの弁棒
９には、溝部１１，１２が刻設され、この溝部の
長さは弁体の４つの透孔〜のうち隣接する２
個の透孔（第２図ではと、と）を連通さ
せるに十分なものである。なお上記テフロンシー
ト１０は必ずしも必要ではないが、粘着性物質を
流通させる場合には、テフロンの離型作用によつ
て弁棒９の切換操作が容易になる。

次に上記切換弁Ｗの構造について、第３図を参
照して説明する。最外部には筒状の弁体１３があ
り、そこには等斜角度をもつてほぼ等間隔にて５
つの透孔，，，、が穿設されている。
そしてこの弁体１３の中空内部には、切換部材で
ある切換弁棒１４が挿入され、この弁棒は回転自
在に軸支されている。また弁体１３の内周面に
は、弁体の透孔〜と対応する位置関係にて透
孔を穿設した筒状のテフロン加工されたシート１
５が固着しており、このテフロンシートの内周面
には弁棒１４の外周面が回転自在に密接してい
る。そしてこの弁棒１４には溝部１６，１７が刻
設され、この溝部の長さは弁体の５つの透孔〜
のうち隣接する４個の透孔（第３図では，
，，）をそれぞれ２つ宛、と、と
を連通させるに十分なものである。またこの溝部
１６，１７を除いた弁棒１４の円弧部は残りの透
孔（第３図では）を封止して他の透孔，，
，と連通させないものである。

次に第１，２，３の各圧力調整弁B₁，Ba₁，
B₂，Ba₂，B₃の具体的構造について、第４〜６図
を参照して説明するが、この調整弁はすべて実質
的に同一構造にある。

第４，５図において両端には、注入口１８を有
するホルダー１９と吐出口２０を有するホルダー
２１との間の最外側には、弁体枠２２が嵌合し、
この両ホルダー１９，２１と弁体枠２２とによつ
て弗素ゴム等で作られたチユーブ状弾性弁２３の
両端２３ａ，２３ｂが挾持状態で取付けられ、こ
の挾持部によつてシール作用をしている。そして
この弾性弁２３の内部には、両端を上記ホルダー
１９，２１によつて把持された剛体の固定弁２４
が挿置している。そしてこの弾性弁２３と固定弁
２４との弾接範囲は、少くとも吐出口２０の圧力
を受けない十分な長さのものでなければならな
い。そしてチユーブ状弾性弁２３の外周部には空
気室２５が設けられ、弁体枠２２に穿設された流
体例えば空気の流入口２６に連通している。なお
固定弁２４の両端は、突出した嵌合部２４ａ，２
４ｂが形成されており、第６図示のようにホルダ
ー１９，２１の嵌合部先端に突出している複数
（第６図では４個）の突起１９ａ，１９ａと接合
して支持されている。

次に本考案の操作方法について説明する。

先ず最初は第一段階として定常状態、すなわち
Ａ液、Aa液の混合前においては、切換弁Ｖ，Va
は透孔と、とが連通し、切換弁Ｗは透孔
と、とが連通状態にある。そのためＡ
液、Aa液は秤量・移送ポンプ３，３ａによつて
切換弁Ｖ，Vaの透孔→を通つて各貯槽１，
１ａに還る循環流路を形成している。他方洗浄液
Ｓは移送ポンプ７によつて切換弁Ｗの透孔→
を通り、洗浄液貯槽６に還る循環流路を形成し、
また切換弁Ｖ，Vaの透孔→を通つてミキサ
ー室４、更に切換弁Ｗの透孔→を経て貯槽６
に還る循環流路を形成している。

次に第二段階としてＡ液、Aa液を混合開始し
た暫時の注型準備時は、切換弁Ｖ，Vaのみを切
換え、透孔とを連通させる。そのためＡ液、
Aa液は切換弁Ｖ，Vaの透孔→を通つてミキ
サー室４内にて混合され（この時ミキサー室内は
洗浄液Ｓが充満しているので、不安定な混合とな
る。）、切換弁Ｗの透孔→を通つて貯槽６内に
流入する。他方洗浄液Ｓは切換弁Ｗの透孔→
を通つて洗浄液貯槽６に還つている。

そこでＡ液とAa液との混合状態が安定すると
直ちに注型作業を開始する。それは切換弁Ｗのみ
を切換えて、その透孔とを連通させる。その
ためミキサー室４内の混合液は、切換弁Ｗの透孔
→を通つて金型５内に送られ成形されるので
ある。この時洗浄液Ｓは、切換弁Ｗの透孔→
を通つて残存するＡ，Aa液の混合液と共に洗浄
液貯槽６へ還つている。

最後に第三段階としてＡ液、Aa液の混合の一
工程が終了に近づくと、切換弁Ｖ，Vaの透孔
と、とが連通するようにこの弁を切換え
る。そのためＡ液、Aa液は切換弁Ｖ，Vaの透孔
→を通つてそれぞれの貯槽１，１ａに還る循
環流路を形成する。他方洗浄液Ｓは切換弁Ｗの透
孔→を経て、洗浄液貯槽６に還り、同時に洗
浄液は切換弁Ｖ，Vaの透孔→を通り、ミキ
サー室４に入り、更に切換弁Ｗの透孔→を通
つて金型５方へ行き、この吐出口たる透孔部を
洗浄する。そこで切換弁Ｗの透孔と、と
とを連通するように切換えると、上記した定常状
態に戻り、その後は必要によつてＡ液、Aa液を
それぞれの貯槽１，１ａに充填の上、上記と同様
の操作を再び繰り返す。

ところで本考案においてはＡ液、Aa液は常に
一定の混合割合にて流れることが必要で、そのた
めにはこの流体物は常に一定の圧力で流れてその
流量が一定であることが必要である。そのための
各パイプラインP₁，P₂…の圧力について、原料
Ａの流れを採り上げて説明する。

先ず第１パイプラインP₁を、バイパスパイプ
ラインBPの分岐点にて分けると、上流ａの圧力
は下流ｂの圧力よりも大きいものでなければなら
ない。そしてこの第１パイプラインP₁の下流ｂ
の圧力は、移送ポンプ３を中心として第２パイプ
ラインP₂の圧力と等しいものでなければならな
い。そして第２パイプラインP₂の圧力は、第３、
第４のパイプラインP₃，P₄の圧力と等しい（粘
度が高い場合）か又はそれより大きいものでなけ
ればならない。即ちP₁のａ＞P₁のｂ＝P₂≧P₃，
P₄，P₆の関係、殊にP₁のｂ＝P₂の条件が絶対に
必要である。この関係が保持されることによつて
ミキサー室４に流入する原料Ａ，Aaの流量は一
定となり、その混合割合は常に一定で不変である
という、混合装置としての不可欠な要求が達成で
きるのである。

そのため圧力調整弁B₁，B₂が配設してあるが、
これは第４〜６図示のものに限定されるものでな
く、定圧弁であればよいが、第４図示のように固
定弁２４とチユーブ状の弾性弁２３がなるべく長
い範囲で弾接して、吐出口２０の方からの圧力の
影響を受けないようにしておくことが必要であ
る。

ところでポンプ２によつて流れるＡ液が、第１
パイプラインP₁の下流ｂの流量を一定にするた
めには、それ以上の不定な流量がある時にはバイ
パスパイプラインBPより第２圧力調整弁B₂より
逃がすようになつている。そしてポンプ３により
移送される原料Ａは、第２パイプラインP₂に入
るが、第１圧力調整弁B₁の空気流入口２６の圧
力を一定にしているので、この第２パイプライン
の圧力は第１パイプラインP₁のｂ部と同一であ
る。上記の作用は貯槽１ａより流れる原料Aaの
場合も同様である。

このようにして原料Ａ，Aaはミキサー室４に
送られるが、このミキサー室より流出する混合液
は、第６パイプラインP₆を通つて第３圧力調整
弁B₃に入り、第７パイプラインP₇に入る。この
時の第６、第７パイプラインP₆，P₇の圧力関係
は、P₆＞P⁷である。そしてこ第３圧力調整弁B₃
は粘度の異なる流体相互の置換を能率的に行うた
めのものである。本願考案において上記第二段階
の操作時には、粘度の高い洗浄液Ｓが第４、第６
パイプラインP₄，P₆などの内壁に付着して残留
しているため、この洗浄液と粘度の低い原料Ａ，
Aaの混合液との置換に時間が長くかかる。しか
し、第３圧力調整弁B₃の作用によつて洗浄液Ｓ
がパイプラインの内壁に付着することがないので
原料混合液との置換時間が短縮され置換を確実に
するのである。

以上の通り本考案は、圧力調整弁がエアバルブ
方式であるため原料の混合割合を一定に保ち、製
品のバラツキをなくし、さらに粘度の異なる流体
の置換が確実かつ時間が短縮され、ミキサー室、
ポンプ、弁、パイプライン内がすべて常時流動す
る原流洗浄液または混合液で洗われているため、
チクソトロピツク性を有する液や、反応硬化性を
有する液であつても、ライン内に蓄積して附着し
たり固化することがなく。任意時に任意量の混合
液が安定した混合状態で効率よく取り出すことが
できる。そのため原料損失が極めて微量に止める
ことが可能で、更に全ての流体物は常に一定の圧
力で流れているため、ポンプに異常な圧力負坦を
かけることがなく装置上の無理がない。殊に本装
置は完全な密閉化が容易であるため、作業環境の
汚染がなく、そのため自動車や電器製品の組立ラ
インへ直接組入れることも可能であり、更にすべ
ての成分が循環方式をとり、定常化されるからコ
ンピユータによる集中制御方式を採用することが
容易で工場の無人化の途を開く。また混合開始時
などに生じる混合状態の不安定な部分をすべて洗
浄液貯槽に回収できるので廃棄物の発生が全くな
く、回収された原料の再利用も容易にでき本考案
の効果は極めて甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は結線図、第２図は原料切換弁の端面
図、第３図は洗浄液切換弁の端面図、第４図は圧
力調整弁の断面図、第５図は第４図−線断面
図、第６図は第４図−線断面図である。 １，１ａ……原料貯槽、３，３ａ……移送ポン
プ、４……ミキサー室、５……混合物受け室、６
……洗浄液貯槽、７……移送ポンプ、８……弁
体、９……切換弁棒、１３……弁体、１４……切
換弁棒、P₁，Pa₁……第１パイプライン、P₂，
Pa₂……第２パイプライン、P₃，Pa₃……第３パ
イプライン、P₄，Pa₄……第４パイプライン、
P₅，Pa₅……第５パイプライン、P₆……第６パイ
プライン、P₇……第７パイプライン、B₁，Ba₁…
…第１圧力調整弁、B₂，Ba₂……第２圧力調整
弁、B₃……第３圧力調整弁、BP，BPa……バイ
パスパイプライン、Ｐ……パイプライン、Ｖ，
Va……原料切換弁、Ｗ……洗浄液切換弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 複数の原料貯槽と、 この原料貯槽に第１パイプラインを介して連結
   している移送ポンプと、 この移送ポンプに第２パイプラインを介して連
   結している第１圧力調整弁と、 この第１圧力調整弁に第３パイプラインを介し
   て連結している原料切換手段と、 この原料切換手段のすべてが第４パイプライン
   を介して連結しているミキサー室と、 上記原料切換手段と上記原料貯槽とを連結して
   いる第５パイプラインと、 この第５パイプラインと上記第１パイプライン
   とを短絡しているバイパスパイプ中に設けられた
   第２圧力調整弁と、 上記ミキサー室の吐出口に第６パイプラインを
   介して連結している第３圧力調整弁と、 この第３圧力調整弁が第７パイプラインを介し
   て連結している洗浄液切換手段と、 上記原料切換手段及び洗浄液切換手段の一つの
   注入口に洗浄液を移送ポンプを介して供給する洗
   浄液貯槽と、 上記洗浄液切換手段とこの洗浄液貯槽とを連結
   するパイプラインと、 上記洗浄液切換手段と連結している混合物受け
   室と より構成し、上記各原料切換手段は４つの透孔を
   有する弁体と、この弁体の透孔のうち隣接する２
   個の透孔を連通させる切換部材とからなり、上記
   洗浄液切換手段は５つの透孔を有する弁体と、こ
   の弁体の透孔のうち隣接する４つの透孔をそれぞ
   れ２つ宛連通させ且つ残りの透孔を封止して他の
   ４つの透孔と連通させない切換部材とよりなり、
   さらに上記第１、第２、第３圧力調整弁は、注入
   口と吐出口との間に介在する剛体の固定弁と、 この固定弁の外周に上記吐出口の圧力を受けな
   い長さにて弾接しているチユーブ状弾性弁と、こ
   のチユーブ状弾性弁の外周部に設けてある空気室
   と、この空気室に連通する空気流入口とを有する
   ものであることを特徴とする原料混合装置。