JPH05507877A - 反応性化学物質を混合するための改善された混合ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 反応性化学物質を混合するための改善された混合ヘッド本発明は、反応性の化学 物質を高温で混合するための混合ヘッドに関する。

発明の背景 反応射出成形（ＲＩＭ）操作においては、２又はそれ以上の計量した量の化学物 質を、混合ヘッドの本体の中の円筒形の混合室の中へ高圧且つ高温で注入し、そ の後直ちに、混合された化学物質を鋳型の中へ排出し、該鋳型において、混合さ れた化学物質の間の反応を継続させて反応を終了させ、これにより、成形された 高分子製品を形成することが一般に行われている。

混合ヘッドの本体の中に別個の通路を設け、これら通路をそれぞれ別個の化学物 質源に連通させる。一般に、各々の通路の排出端には、混合室に連通ずる調節可 能なノズルが設けられ、上記ノズルは、混合サイクルの間に、所望の流速で化学 物質を上記混合室へ排出する。２つの反応性の化学物質に対して上述の如き２つ の通路を設けた場合には、通常２つのノズルが直径方向において対向した位置で 混合室へ化学物質を排出し、これにより、化学物質が混合室へ入る際に化学物質 を高圧且つ高速で衝突混合させる。混合サイクルが完了した後に、往復運動プラ ンジャを混合室へ入る化学物質の流れに対して時間調整した関係で作動させ、こ れにより、混合された化学物質を混合室から出口を介して鋳型の中へ排出する。

プランジャが作動して混合された化学物質を混合室から排出する際に、プランジ ャは同時に、計量ノズルと混合された化学物質との間の連通を閉止し、また同時 に各々の計量ノズルと関連する循環ダクトとの間の連通を開放し、これにより、 各々の化学物質の過剰の部分が、他方の化学物質と接触して該化学物質と反応す ることなく、その供給源へ循環される。混合室から混合された化学物質を排出し た後に、プランジャは初期の混合位置へ戻り、この位置においては、計量ノズル と対応する循環ダクトとの間の連通がプランジャのヘッドによって閉止すなわち 阻止され、また、子乗ると混合室との間の連通が再度開放され、これにより、サ イクルの注入すなわち射出部分を開始させると共に、サイクルの残りの部分を上 述のように繰り返す。

現在まで、ノズルはスチールから形成され、その後熱処理して耐摩耗性を改善し ていた。そのようなスチールのノズルを用いた場合には、特にノズルを交換品け ればならない時に、多くの問題が生じた。例えば、オリフィスが摩耗した時、あ るいは、別の化学物質を受け入れるために別のノズルを必要とする時、又は、作 動条件の変更及びノズルを取り除くことが必要な時には、化学物質の浸出が生ず るため、すなわち、高圧のＲＩＭ操作の間にノズルとその支持構造体との間で加 圧された化学物質が作用して硬化するために、ノズルが容器すなわち支持構造体 の中で接着することがある。ノズルの取り外しが困難である場合には、ノズルを 分解し、ＲＩＭ成形装置から混合ヘッドを取り除き、ノズルを再稼働させてノズ ルを取り出す必要がある。

各ノズルの計量オリフィスの寸法公差は、混合サイクルの間に化学物質の流量を 制御して混合室へ正確に入れるために、厳密に維持する必要がある。従って、よ り高い混合圧力及び衝突速度を利用してＲＩＭ技術を改善する場合には、ノズル の摩耗及び交換の問題が非常に重要になってきており、特に、ガラス繊維あるい は粒子の如き強化充填剤を反応性の化学物質に添加する時には非常に重要である 。充填剤は、それ自身が摩耗を増大させる高い粘性を受け入れるために化学物質 １４１ｋｇ／ｃｍ２（２０００ｐｓ　ｉ）あるいはそれ以上になることのあるよ り高い混合圧力を必要とするばかりではなく、充填剤はまた、計量オリフィスの 摩滅あるいは侵食をかなり増大させ、その使用寿命を減少させる。

流体の化学物質における充填剤の使用が増大することはまた、混合室の中の反応 性の化学物質の最適な混合を得ることの困難性を実質的に増大させる。最適な混 合は、最適な圧力で計量オリフィスを通過する各々の流体の反応性の化学物質の 流速を最適に維持することに依存する。そのような最適な条件は、反応性の化学 物質毎に異なり、また、中でも、そのオリフィスを通過する流量に必然的に等し くなければならない計量オリフィスに対する反応性の化学物質の流量を含む計量 オリフィスの有効な寸法に依存する。

従来は、計量オリフィスまでの反応性の化学物質供給通路の調節可能な計量ステ ムを用い、オリフィスの摩耗を補償すると共に、計量オリフィスの所定の有効な 寸法を維持していた。多くの状況において、充填剤の使用及びその結果としての 反応性の化学物質のより高い流体圧力により、調節可能な計量ステムの使用は抵 抗のあるものであり、その理由は、最適の流動条件は、固定されたすなわち調節 可能ではない計量オリフィスを用いたときに最適の流動条件が容易に維持するこ とができるからである。高圧且つ摩耗性の作動条件の間に必然的に摩耗が生ずる 結果、固定されたオリフィスはその流速制御性能を急速に失い、これにより、よ り望ましくない調節可能なオリフィスよりもより頻繁に交換を必要とされる。

従って、ノズルの交換に伴う困難性が急速に重要となってきた。

発明の摘要 本発明は、反応性の化学物質を混合し、その混合物を鋳型あるいは類似の容器の 中に打ち込みあるいは注入するための改善された高圧混合ヘッドである。通常の 高圧混合ヘッドと同様に、本発明の混合ヘッドは、（ａ）第１及び第２の対向す る端部並びに長手方向の軸線を有し、一端部が閉止され、他端部に排出開口を有 する混合室と、（ｂ）上記混合室の中に緊密に嵌合し且つ摺動可能に設けられ、 反応性の化学物質を混合室の中へ計量する間の後退位置から、混合物を上記混合 室から上記排出開口を介して押し出した後の前進位置まで、上記混合室の長手方 向の軸線に沿って軸線方向に往復運動するように、また、前進ストロークの間に は、上記計量及び混合位！へ戻るまでは追加の化学物質の侵入を阻止するように 装着された計量プランジャと、（Ｃ）各々の反応性の化学物質を所望の流速で上 記混合室の壁部のそれぞれのボートを介して注入するための別個のノズルとを備 えている。

上記混合ヘッドの改善点は、２又はそれ以上の変更された円筒形のノズルアセン ブリにあり、各々のノズルアセンブリは、１つの反応性の化学物質を上記ボート の１つを介して上記混合室へ供給するように機能する。上記変更されたノズルア センブリの各々は、（１）スチールあるいは類似の金属の如き構造的な強さを有 し且つ不活性の材料から構成され、その一端部に反応性の化学物質を受け入れる ための入口を有する中空の本体と、（２）耐摩耗性の材料から構成され、上記反 応性の化学物質が通過して上記混合室のボートの１つへ入る別個に形成されたオ リフィス部材と、（３）上記中空の本体の他端部に交換可能に装着された上記オ リフィス部材用を包囲する管状のサポート手段とを備えている。このサポート手 段は、上記本体に使用される金属並びに上記オリフィス部材の耐摩耗性の材料と は異なる非接着性で不活性な材料から構成され、上記サポート手段は、上記混合 室のボートの１つに直接連通するように整合した関係で上記オリフィス部材を支 持し且つ保持する。上記オリフィス部材は、通過する反応性の化学物質の最大の 侵食作用に露呈される上記ノズルアセンブリの面が耐摩耗性の材料から構成され るように、設計され且つ上記ノズルアセンブリの中に設けられる。各々のノズル アセンブリは、混合室の中に導入された反応性の化学物質の流れが相互に衝突し 、混合ヘッドの排出端を出る前に適宜に混合するように、上記混合ヘッドの中で 整合した位置に交換可能に設けられる。

本発明の基本的な効果の１つは、ノズルアセンブリを混合ヘッドから容易に取り 除いて分解することができることである。従って、通常のノズルの交換又は修復 に通常必要とされる経費を伴うことなく、オリフィス部材等のアセンブリの摩耗 した部品をそのサポート手段から取り除き、新しいオリフィス部材と交換するこ とができる。また、オリフィス部材の取り外し及び交換を容易にする本発明の変 更されたノズルアセンブリによって、従来のノズルに通常使用される調節可能な 計量ステムを必要に応じて排除することができ、所望の化学物質の流量に対する 適正な寸法を有する別のオリフィス部材をノズルアセンブリのサポート手段に交 換可能に装着することができる。

従来のノズルよりもより容易且つ経済的に保守されることに加え、上記ノズルア センブリは、従来のノズルと容易に交換して装着することができ、その理由は、 上記サポート手段は、所望の寸法に正確且つ容易に機械加工することができ、ま た、オリフィス部材の小さな寸法が廉価な耐摩耗性の材料からのその効果的なコ ストの製造を可能とするからである。

この変更されたノズルアセンブリは、例えば、米国特許第３．７０６．５１５号 に記載される直線型の混合ヘッドに、又は、例えば、米国特許第４．　７２６゜ ９３３号及び４．７０７，３３９号に記載されるＬ字型の混合ヘッドに有用に採 用することができる。

上記ノズルアセンブリの変更点の１つを構成するオリフィス部材は、サポート手 段及びこのサポート手段に接触する反応性の化学物質に対して非接着性で且つ不 活性などのような耐侵食性の材料からも形成される。この部材はまた、十分な構 造的な強度すなわち形状維持性を有し、衝撃により生ずる力並びに通常に作動す る混合ヘッドに存在する振動に耐える。例えば、ケイ素、ホウ素、タングステン 、モリブデン及びタンタルの炭化物の耐火性の炭化物、並びに、鉄、コバルト及 びニッケル等の金属に結合されたタングステン炭化物の如き焼結された炭化物が 、好ましい耐侵食性の材料である。オリフィス部材は、環状の形状を有するのが 好ましく、また、上記オリフィス部材をサポート手段にあるいはその中に取り外 し可能に装着し又はサポート手段に接着するための手段を有するのが好ましい。

また、オリフィス部材は、カフスすなわちフランジ形状の延長部を有するのが好 ましく、上記延長部は、サポート手段の表面の全部あるいは一部を反応性の化学 物質の侵食作用から遮蔽する。上記延長部によりサポート手段が保護される結果 、サポート手段はめったに交換を必要としない。

オリフィス部材を支持し且つ保持するためのサポート手段は、管状のスリーブで あるのが好ましく、上記スリーブは、オリフィス部材を保持し、また、ノズルア センブリの本体の孔に交換可能に接続されるかあるいは鎖孔の中に装着されるよ うな寸法を有する。サポート手段は、オリフィス部材及び混合室に導入される反 応性の化学物質に対して非接着性で且つ不活性である材料から構成される。サポ ート手段の材料は十分な構造的な強度を有し、混合ヘッドの作用する間に、オリ フィス部材を適所に確実に保持する。また、その材料は、問題となる程の劣化を 示すことなく、ノズルアセンブリに存在する温度に耐えることができ、また、オ リフィス部材及びノズルアセンブリの両方の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有 するのが好ましい。より大きな熱膨張率を有する結果、サポート手段は、混合ヘ ッドの操作の間に存在する温度に露呈されると膨張し、また、拘束されることに より、膨張し、サポート手段とオリフィス部材との間の割れ目すなわちクラック 、並びに、そうでなければ反応性の化学物質に露呈されるサポート手段とノズル アセンブリとの間の同様のクラックを総てシールする。そのようなシールは、ノ ズルアセンブリの構成要素間の反応性の化学物質の浸出を防止し、従って、上記 構成要素が相互に接合するのを防止する。そのような接合は、オリフィス部材を サポート手段から分解せずに分離すること、並びに、サポート手段をノズルアセ ンブリの本体から分解することを非常に困難にする。サポート手段を構成するた めに使用される材料は、例えば、エルグ社（ＥＲＴＡ　Ｉｎｃ、）によって商品 名工ルタロンＬＦＸ　（ＥＲＵＴＡＬＯＮ　ＬＦＸ）として販売されているスー パーポリアミド等の、内部又は自己潤滑型のナイロンあるいは他のポリアミドで あるのが好ましい。スーパーポリアミドを用いた場合には、周囲温度よりも１０ ’Ｃ（５０°Ｆ）温度が上昇すると、通常、所望のシールを得るのに十分である 。

操作の間のノズルアセンブリの温度は、約６０°Ｃから約８２．２’Ｃ（約１４ ０°Ｆから約１８０’Ｆ）の範囲であるのが好ましい。

必ずしも必要ないが、通常のノズルに使用されるタイプの計量ステムをオリフィ ス部材に関して調節可能にノズルアセンブリに設け、これにより、オリフィス部 材を通過する反応性の化学物質の流量を制御することができる。そのような計量 ステムを用いる場合には、ステムの一部（通常は、最大の侵食作用を受ける計量 オリフィス付近の先端）を耐侵食性の材料で構成するのが好ましい。

ノズルアセンブリの中空の本体は、スチール又はこれと同様の硬度及び他の物性 を有する構造金属で構成するのが好ましい。中空の本体は、該本体の孔あるいは 空所の中に反応性の化学物質を受け入れるための入口と、この入口と混合室の壁 部のポートとの間に上記サポート手段を適正に連通ずるように整合して保持する ためのシートすなわち座とを備えている。本体は、はぼ管状のすなわち円筒形の 形状を有するのが好ましく、また、サポート手段の孔あるいは空所が本体の孔あ るいは空所に直接連通するように、サポート手段を本体に交換可能に接続するた めの接続カラーあるいは同様な要素が設けられる。

各々のノズルアセンブリは、混合ヘッドに取り外し可能に装着され、これにより 、各々の反応性の化学物質はノズルアセンブリの１つを通って混合室へ入り、ま た、反応性の化学物質のそれぞれの流れは相互に衝突し、従って、反応性の化学 物質は、混合ヘッドの排出端から排出される前に混合される。混合室と、該混合 室を反応性の化学物質に対して開閉し、混合された化学物質を排出端に押し込む プランジャと、排出室あるいは消音室を含むことのできる排出端とは、本明細書 において参照する米国特許第４．７２６．９３３号、及び同第４．　７０７．　 ３３９号に記載される如き通常の混合ヘッドのように適正に作動する。

本発明の他の効果は、数葉の図面を通じて同一の参照符号により対応する部分を 示す本明細書の一部を構成する添付の図面を参照して、以下の記載及び請求の範 囲を読むことにより明らかとなろう。

図面の簡単な説明 図１は、混合室、及び本発明に従って変更された高温ＲＩＭ（反応射出成形）用 混合ヘッドの変更されたノズルアセンブリの一部の概略的な中央断面図であって 、この図は、プランジャ弁の長手方向に沿うものであり、混合室から混合された 化学物質を駆動し且つ排出した後の上記プランジャ弁が前方位置すなわち前進位 置にある状態を示している。

図２は、図１の線２−２にほぼ沿って矢印の方向から見たプランジャ及び混合室 を示す拡大断面図である。

図３は、プランジャがその後退した混合位置にある状態を示す図１と同様の図で ある。

図４は、ノズルアセンブリの１つのエルタロン（ＥＲＴＡＬＯＮ：　商ｍ）サポ ート手段の一部を更に拡大して示す中央断面図であって、図１の線４−４にほぼ 沿って前の図面では容易に見ることのできない構造的な詳細を示している。す明 の好ましい実施例の説明 図面を参照すると、反応射出成形（ＲＩＭ）装置用の混合ヘッドが図１に示され ており、図１は、混合室１１を画成するスチール類の混合ヘッド本体１０を有す る多部品型の混合ヘッド本体を示しており、上記混合室は円滑な円筒形の内面を 有しており、該内面は、図３に示す出口１２すなわち排出開口でその一端が終端 となり、その内部で往復運動する計量プランジャ１５のためのガイド部分１４と して反対方向へ伸長している。プランジャ１５はロッド１６によって、プランジ ャ１５用の往復作動型の流体圧アクチュエータに接続されており、上記プランジ ャは、通常のものとすることのできる図示しない作動型の流体圧装置の一部を構 成する。

この好ましい実施例においては、本装置は、２つの別個の反応性の化学物質を収 容するように設計されている。各々の化学物質を供給するための別個の装置が、 図１の混合室１１の両側に設けられている。２つの化学物質供給装置は、図示の ように、概念的には同一であり、それぞれの対応する部品には同一の符号を付し である。しかしながら、供給装置を同一のものにする必要はない。

本体１０に整合された開口の形態で設けられた混合室１１の壁部の一対のポート １７は、直径方向において対向した位置で室１１に開放しており、上記ポートは 、後述する混合操作の間に２つの別個の反応性の化学物質を供給し、又は、プラ ンジャ１５が図１に示す循環位置にある時に、一対の循環ダクト１８を介して別 個の化学物質を循環させることができる。プランジャ１５が図３に示す混合位置 にある時には、上記両ボート１７と循環ダクト１８との間の連通は閉止され、ま た、混合室１１は、反応性の化学物質を受け入れるためにポート１７に対して開 放されている。

ポート１７に連通ずる混合ヘッド本体１０の２つの別個の開口１９は、図１に示 すように、ノズルアセンブリ２３のサポート手段２７を受け入れるようになされ ている。開口１９と同軸状に設けられているのは、アダプタすなわちスチール類 の本体部分２１の円筒形の開口２０であって、上記アダプタは、本体１０に適宜 に固定され、且つ、開口２０の周囲の環状のシール２２によって上記本体にシー ルされている。各々の管状のノズルアセンブリ２３は、同軸状の開口１９．２０ の各対に厳密に整合されている。図４に最も良く示すように、各々のノズルアセ ンブリ２３は、スチール類の外側すなわち上流側の管状のノズル本体２４と、環 状の下流側のオリフィス部材２６と、管状のサポート手段２７とを備えており、 上記ノズル本体は、反応性材料の一方を受け入れるための上流側の化学物質供給 入口２５を有している。

各々の部材２６は円錐形の内面を提供し、この内面は、関連するポート１７と同 軸状に連通ずる同軸状で円筒形の計量オリフィス２８に向かって先細りになって いる。オリフィス部材２６の円筒形の面２６ａは、反応性の化学物質の極めて大 きな侵食力を有する領域からサポート手段２７を遮蔽する役割を果たす。各々の サポート手段２７の変位した上流側の端部は、ノズル本体２３のノズル本体２４ の下流側の端部を緊密に重なり、ノズル本体２４からフランジ２９まで若干の間 隔を置いた状態で軸方向に伸長している。サポート手段２７も、ノズル本体２４ によって担持され且つ該ノズル本体から剛性をもって伸長する直径方向に対向す るビン３１によって、ノズル本体２４に取り外し可能固定されている。各々のノ ズルアセンブリ２３の中で同軸状に伸長しているのは計量ステム３２であって、 該計量ステムは、化学物質供給入口２５の上流側のノズル本体２４の孔の中で符 号３３において適宜にシールされ、また、ネジ手段３４によってオリフィス部材 ２６に対して調節可能に同軸状に設けられ、更に、ぎざぎざの付いたロックナツ ト３５によって調節された位置に適宜に固定されている。ステム３２の下流側の 先端３６には円錐型のテーバを付されており、これにより、オリフィス部材２６ の円錐形の内面２６ａに完全に着座するが、該内面から隔置され、先端３６とオ リフィス部材２６との間の環状の通路を通る反応性の化学物質の実質的な層流を 提供する。

混合ヘッド本体１０には、サポート手段２７の協働する環状の段に着座するため の図４に示す環状の段３７が設けられている。本体１０は、ポート１７を画成す ると共にサポート手段２７の環状の突出部３９に着座する環状の突出部を提供し 、上記環状の突出部３９は、オリフィス部材２６の協働する環状の段５４用のシ ートすなわち座を提供する。ステム３２の直径は、管状のノズルアセン、ブリ２ ３の内径に対して相対的に、ステム３２の周囲で化学物質供給入口２５から室１ １に入るポート１７まで伸びると共に環状の断面を有する流通路４１を提供する ような寸法になされている。しかしながら、上述のように、混合すべき化学物質 に充填剤を加えることにより生ずる高圧且つ高粘度の流動条件においては、計量 ステム３２を取り除き、正確な寸法の一定計量オリフイスを有する交換可能なオ リフィス部材２６の使用に全面的な信頼性を置くことによって、最適な流動条件 を得ることができる。

プランジャ１５の両端部４２．４３は、円筒形の混合室１１の中に流体密の関係 で緊密に嵌合する円筒形のピストンであり、これらピストンは、プランジャ１５ が図３の混合位置から出口１２へ向かって動（プランジャの動作期間に、該プラ ンジャ１５に先立って上記室１１からの高圧の反応性の化学物質の通過を、ある いは、プランジャ１５が図１の循環位置にある時の端部４２．４３の間の室１１ の部分からの反応性の化学物質の通過を阻止する。ポート１７に向かい合うプラ ンジャ１５の両側部は、図２に示すように凹陥されており、これにより、プラン ジャ１５が循環位置にある時に循環ダクト１８への通路を提供する。入口１７に 直角な平面にあるプランジャ１５の直径方向に対向する側部には、一方の通路４ ４から他方の通路への反応性の化学物質の通過を阻止する長手方向のシール４５ が設けられている。

各々のノズル本体２４は中空であって、アダプタの本体部分２１から軸方向外方 に伸長しており、アダプタ２１の外側に取り外し可能にボルト止めされたフラン ジ４６が設けられている。混合ヘッドからの化学物質の漏洩は、ノズル本体２４ と、化学物質供給通路２５の上流側のアダプタとの間の環状のシール４９によっ て阻止される。ノズル本体２４を管状のサポート手段２７に固定するピン３１が 、直径方向に対向する鏡像関係のバイオネット型のサポート手段２７の開口４７ の中に伸長しており、上記開口４７はまた、その上流側に開放し、これにより、 フランジ４６を緩め且つ該フランジをノズルアセンブリ２３と共に前後方向に動 かすと、ノズルアセンブリ２３は、アダプタ２１及び混合ヘッド本体１０から軸 方向に取り外すことができる。ノズルアセンブリを混合ヘッドから取り除（と、 サポート手段２７及びオリフィス部材２６をノズル本体２４から取り外すことが できる。そのような取り外しを容易にするために、図４に示すオリフィス部材２ ６の上流側の点４８において、アセンブリ２３の内径を拡大しである。上記取り 外しを行った後に、通常はサポート手段２７の確実な位置に圧入あるいはねじ込 まれるオリフィス部材２６をサポート手段から取り除くことができる。

計量ステム３２の円筒形の先端３６は、オリフィス部材２６と共に、耐摩耗性の タングステン−コバルト炭化物合金から正確に機械加工して形成し、流速が最大 となる円筒形の面２６及び３６の間の制限された環状の通路を流過する高速且つ 高圧の化学物質の流れに対する摩滅抵抗性を提供するのが好ましい。オリフィス ２８の計量の有効性を阻害するのを十分に防止し、また、化学物質の流れによる ポート１７の摩滅を極力少なくするために、ポート１７もまたオリフィス２８（ 図４）に対して相対的に拡大されている。

サポート手段２７は、オリフィス部材２６に対する適正な支持を提供するように 、また、オリフィス部材並びに使用する化学物質に対して接着性をもたないよう に形成された、上述のは自己潤滑型のポリアミドから構成するのが好ましい。

満足すべきテストが行われた好ましい手段２７は、エルクロンＬＦＸ　（ＥＲＵ ＴＡＬＯＮ　ＬＦＸ：商標）としてエルク・インク（Ｅｒｔａ　Ｉｎｃ、）　に よって販売されているクラス６ポリアミドから構成される。そのようなポリアミ ド自身は摩滅に対して高い抵抗性を有するが、流速が最大である領域のサポート 手段２７の下流側の部分は、最も制限されていて流速が最大である位置の上流側 に伸長するのが好ましい外周部を有する環状の部材２６の延長部２６ａによって 、摩耗性の化学物質と接触するのを防止されている（図４）。サポート手段２７ は、混合ヘッド本体１０とアダプタの部分２１との間の接合部を十分に覆うよう に軸方向に伸長し、より剛性があり且つ寸法的に安定した重なり合っているスチ ール製の管状本体２４の部分によって補強されている（図４）。ノズルアセンブ リ２３の主要な軸方向の範囲は、寸法的な安定なスチール製の管状本体によって 提供され、これにより、アセンブリ２３は、高温且つ高圧で作動する間に、孔１ ９．２０の中で適正に整合された状態で維持される。

混合ヘッド、特にノズルアセンブリ２３を支持する孔１９．２０の部分の製造は 、各々の孔２０に対して別個のアダプタ２１を設けることにより容易に行うこと ができる。従って、混合ヘッド本体の全体的な寸法を減少することができ、また 、混合ヘッド本体１０及びアダプタ２１のそれぞれの孔１９．２０を別個に且つ 容易に機械加工し、これにより、本体１０及びアダプタ２１を相互に固定する前 に、環状の段３７．５１を比較的浅い孔１９に容易に形成することができる。

アダプタ２１との接合部の下方に設けられる本体１０の環状の段５１は、接合部 ２９の下流側のノズル本体２４に重なっている領域のサポート手段２７の拡大さ れた外径を受け入れ、これにより、サポート手段２７に対してほぼ均一な半径方 向の厚みを維持している。

作動の間に熱的に誘引される後述するサポート手段２７の半径方向の膨張が、寸 法公差をゆるやかにすることを可能とし、また、それぞれの接続部にお０て重要 ではない孔１９．２０の内径の若干の変動を許容する。比較的小さく且つ通常の ように取り扱われる部品として２つのアダプタ２１を別個に製造することにより 、化学物質供給開口２５及び循環通路５２の形成も容易になる。別個に製造した 後に、循環通路１８．５２を連通させた状態で、混合ヘッド本体１０及びアダプ タ２１を組み合わせ、組み合わせ面に沿って相互に固定する。組み合わせ面の間 の各々の通路５２の周囲にシール５３が設けられ、返送導管５５によって上記通 路を化学物質源に接続する。同様に、図示しない供給導管によって、化学物質供 給開口２５をそれぞれの化学物質源に適宜に接続する。

庄−里 作動していない時には、低温サポート手段２７は、オリフィス部材２６と混合ヘ ッド本体１０の間、また、ノズル本体２４、本体１０及びアダプタ２１の間に嵌 合して伸長している。作動している時には、室１１に流入する加熱された反応性 の化学物質が、各々のサポート手段２７の温度を少なくとも約１０°Ｃ（５０’ 　Ｆ）以上上昇させ、これにより、各々のオリフィス部材２６並びにスチール製 の本体１０に比較してより大きな熱膨張率を有する各々のサポート手段２７が、 オリフィス部材２６の隣接する面と混合ヘッド本体１０及びアダプタ２１の白鷺 との間で、サポート手段２７を半径方向に封止的に圧縮する。従って、サポート 手段２７と、このサポート手段が圧接されて圧縮されているオリフィス部材２６ 及び本体１０の隣接する面との間に、加圧された反応性の化学物質が軸方向に排 出されるのが阻止される。同様にして、ノズル本体２４とアダプタ２１との間の 化学物質の排出が阻止される。その結果、長時間の使用の後に、反応性の化学物 質はオリフィス部材２６あるいはノズルアセンブリ２３の外周面を硬化させるこ ともまた該外周面に付着することもなく、いずれの脱着をも阻止する。また、円 筒形の開口１９を画成する混合ヘッド本体１０の構造は単純化することができ、 そこにシールを設ける経費も通常は排除することができる。

各々のステムは、混合すべき化学物質に関して必要とされるように、関連するオ リフィス部材２６に関して軸方向に且つ別個に調節される。最初に、弁１５を図 １の循環位置に設定することができ、直径方向において対向するポート１７を流 過する化学物質が上記別個の通路４４及び循環ダクト１８に入り、アダプタ２１ の通路５２並びに接続された導管装置５５を介してそれぞれの供給源に戻る（図 １）。

プランジャ１５を図３の位置へ切り替えることによりａ＝を開始し、これにより 、室１１の中で直径方向に対向する高圧の化学物質の衝突混合を行わせる。計測 された所定量の化学物質が室１１の中で混合されると、プランジャ１５は図１の 位置へ移動され、これにより、鋳型に接続することのできる出口１２を介して混 合された化学物質を排出する。弁の端部４３がポート１７を通過すると同時に、 上記ポートを通過する化学物質の流れはそれぞれの通路４４に沿って引き続き流 れ、循環ダクト１８に移動する。プランジャ１５が図１の位置に到達した後には 、プランジャは図３の混合位置へ戻され、次の混合段階を開始しサイクルを繰り 返す。

本発明を他の実施例とし、また本発明を種々の態様で実施することができるので 、本発明の用途は、添付の図面に示された部品の構造及び配列の詳細に限定され るものではないことを理解する必要がある。また、本明細書において使用する表 現あるいは用語は説明を行うためのものであって限定するためのものではないこ とも理解する必要がある。

ＦＩＧ、　１ 要約書 反応性の化学物質を高圧混合するための混合ヘッド（１０）は、対向する方向に 導かれて衝突する化学物質を受け入れ且つ混合するための混合室（１１）を画成 し、上記混合室は、混合後の化学物質が排出される出口（１２）を有している。

各々の化学物質用の別個の管状のノズルアセンブリ（２３）が、混合ヘッド（１ ０）の本体に交換可娃に装着され、上記ノズルアセンブリは、化学物質の１つを 収容するための入口（２５）と、混合室（１１）に連通するオリフィス（２８） とを有している。各々のノズルアセンブリ（２３）は、ノズル本体（２４）と、 耐摩耗性の材料から形成されてオリフィス（２８）を画成する環状のスリーブす なわちリング形状のオリフィス部材（２６）と、非金属材料例えば内部潤滑型の スーパーポリアミドから形成された管状のサポート（２７）とを備え、上記サポ ートは、環状のオリフィス部材（２６）を関連する通路を画成するノズル本体（ ２４）の部分から緊密に隔置すると共に、環状のオリフィス部材（２６）にこれ を支持する関係で嵌合する。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも２つの反応性の化学物質を高圧下で混合するための混合ヘッドに おいて、 （ａ）混合ヘッド本体を備え、 前記混合ヘッド本体が、 （１）第１及び第２の対向する端部と、長手方向の軸線とを有し、前記化学物質 を混合するための細長い混合室であって、前記第１の端部が閉止され、また、前 記第２の端部に開口を有している、前記化学物質を混合するための細長い混合室 と、 （２）前記化学物質を注入により前記混合室の中へ別個に導入するために前記室 の壁部に設けられる少なくとも２つの入口ポートであって、前記対向する端部の 間に位置決めされ且つ前記第２の端部から軸方向に隔置された入口ポートと、（ ３）前記第２の端部の前記開口に直接連通すると共に、前記入口ポートと軸方向 において整合され且つ前記入口ポートから軸方向に隔置され、これにより、前記 化学物質を混合した後に排出するための少なくとも１つの排出出口とを画成し、 また、該混合ヘッドは、 （ｂ）前記混合室に密接に嵌合し、且つ前記混合室の中で摺動可能に設けられた プランジャを備え、前記プランジャは、後退した射出位置と伸長した位置との間 で、前記混合室の長手方向の軸線に沿って軸方向に往復運動可能に装着され、前 記後退した注入位置においては、前記反応性の化学物質が前記入口ポートを介し て前記混合室の中へ注入され、これにより、前記混合室の中で混合物を形成し、 また、前記伸長した位置においては、前記プランジャが、前記排出出口へ進めら れて前記混合室から前記混合物を押し出すと共に、前記プランジャが前記後退し た位置へ戻るまで、追加の化学物質の混合を防止するようになされており、該混 合ヘッドは更に、 （ｃ）前記混合室に対してほぼ直交する方向において交換可能なように前記混合 ヘッドに設けられると共に、混合する際にそれぞれの前記入口ポートに整合され 、それぞれの反応性の化学物質をそれぞれの入口ポートを介して前記混合室の中 へ別個に注入し、これにより、前記化学物質の衝突混合を行わせるための少なく とも２つのノズルアセンブリを構え、各々の前記ノズルアセンブリは、 （１）長手方向の軸線を有する孔を画成するノズル本体であって、前記孔の一端 で前記反応性の化学物質の一方を受け入れるための入口と、前記孔の他端に設け られる接続装置とを具備し、構造的に安定な材料から構成されるノズル本体と、 （２）前記ノズル本体の前記軸線と同軸状に複合するように、前記ノズル本体の 接続装置に交換可能に接続される管状のサポート手段と、（３）前記サポート手 段と同軸状に整合されると共に、前記サポート手段に交換可能且つ固定的に装着 され、更に、前記歩本体の材料とは異なる非接着性で、化学的に不活性で、且つ 耐摩耗性を有する材料から形成されるオリフィス部材とを備え、 前記サポート手段は、前記ノズル本体の材料とは異なる実質的に非接着性で且つ 化学的に不活性な材料、及び耐摩耗性の材料から構成され、該混合ヘッドが作動 する間に、前記オリフィス部材を前記ノズル本体に整合させ且つ前記ノズル本体 から隔置した関係で確実に保持するに十分な構造的な強度を有することを特徴と する混合ヘッド。 ２．請求項１の混合ヘッドにおいて、前記ノズルアセンブリの前記サポート手段 は、前記オリフィス部材の外面の周囲を円周方向に伸長すると共に、前記オリフ ィス部材を前記ノズル本体から隔置させており、前記オリフィス部材は、前記化 学物質が前記混合室の中へ注入された時に、サポート手段の内面の一部を反応性 の化学物質の一方の侵食作用から保護する延長部を有することを特徴とする混合 ヘッド。 ３．請求項１の混合ヘッドにおいて、前記オリフィス部材及び前記サポート手段 は組合わされる突出部を備え、これら突出部は、反応性の化学物質が前記ノズル アセンブリを通過する間に、前記オリフィス部材が下流側に移動しないように前 記オリフィス部材を支持することを特徴とする混合ヘッド。 ４．請求項１の混合ヘッドにおいて、前記サポート手段は、前記オリフィス部材 及びノズル本体のいずれの熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有する内部潤滑型の ポリアミドを備え、これにより、前記サポート手段は、該混合ヘッドの通常の作 動の間に、前記サポート手段と前記オリフィス部材との間の化学物質の排出、あ るいは前記サポート手段と前記ノズル本体との間の化学物質の排出を、熱膨張に より阻止することができることを特徴とする混合ヘッド。 ５．請求項１の混合ヘッドにおいて、前記オリフィス部材は、耐火炭化物すなわ ち超硬合金を備えることを特徴とする混合ヘッド。 ６．請求項５の混合ヘッドにおいて、前記オリフィス部材は、ケイ素、ホウ素、 タングステン、モリブデンあるいはタンタルの炭化物を備えることを特徴とする 混合ヘッド。 ７．請求項５の混合ヘッドにおいて、前記オリフィス部材は、鉄、コバルト又は ニッケルに結合されたタングステン炭化物を備えることを特徴とする混合ヘッド 。 ９．請求項１の混合ヘッドにおいて、前記各々のノズルアセンブリが挿入され且 つ交換可能に固定される孔を画成する別個のアダプタを更に備え、各々のアダプ タは、前記アダプタ及び混合ヘッド本体の協働面に沿う接続部において前記混合 ヘッド本体に取り付けられることを特徴とする混合ヘッド。 １０．少なくとも２つの相互作用する化学物質を反応射出成形機の中で高圧で混 合し且つ排出するための混合ヘッドにおいて、（ａ）側壁、円筒軸線、排出端、 少なくとも２つの入口ポート、及び前記側壁を貫通して形成される２つの出口ポ ートを有する円筒形の混合室を画成する混合ヘッド本体と、 （ｂ）前記混合ヘッド本体の中に交換可能に装着されると共に、前記混合室の前 記入口ポートの１つに各々整合された少なくとも２つのノズルアセンブリとを備 え、 前記ノズルアセンブリの各々は、供給手段から前記入口ポートまで伸びる前記相 互作用する化学物質の一方のための流通路を画成し、前記流通路は、入口端と、 前記混合室の前記入口ボートに封止可能に接続された排出端とを有する前記ノズ ルアセンブリの長手方向の孔を含み、前記各々の排出端は、カラー状のサポート 手段の中に交換可能に固定された短いスリーブ形状のオリフィス部材を有する副 アセンブリであり、前記オリフィス部材は、前記混合室の前記排出端に円周方向 に交換可能に固定されており、前記オリフィス部材は、このオリフィス部材を介 して排出される化学物質に対して非接着性で且つ化学的に不活性な構造の耐摩耗 性材料から形成されており、前記オリフィス部材は、最大の侵食作用を有する領 域における前記サポート手段と前記化学物質の接触を実質的に阻止するに十分な 形状を有し、前記サポート手段は、前記オリフィス部材を固定的に保持し且つ支 持するに十分な構造的な強度の構造を有すると共に前記サポート手段を通って排 出される化学物質に対して十分な非接着性であり且つ化学的に不活性である材料 から形成されており、 該混合ヘッドは更に、 （ｃ）前記混合室の中に設けられ、その軸線に沿って往復運動するピストン型の プランジャを備え、前記プランジャには、このプランジャに往復運動を与えるた めの手段が設けられており、前記プランジャは、前記ノズルアセンブリと共に作 動し、前記混合室内の化学物質を排出し且つ混合し、また、前記プランジャは、 前記出口ポート及び前記入口ポートと共に作動し、前記混合室から前記混合物を 排出し、一方、前記混合物を排出する間に、前記それぞれの相互作用する各々の 化学物質を別個に受け入れ且つ別個に循環することを許容することを特徴とする 混合ヘッド。 １１．請求項１０の混合ヘッドにおいて、前記プランジャの一部及び前記混合ヘ ッド本体は一緒になって、各々の化学物質用の少なくと２つの循環ダクトを画成 し、これにより、前記プランジャが前記混合室から前記混合物を排出している時 に、前記反応性の化学物質の各々は、前記化学物質用の供給源に向けてあるいは 該供給源から前記循環ダクトを介して別個に循環されることを特徴とする混合ヘ ッド。 １２．請求項１の混合ヘッドにおいて、前記混合室の中へ入る前記反応性材料の 流速を制御するための調節可能なステムが、このステムが前記ノズル本体の前記 孔の長手方向の軸線と同軸状の関係になるように、前記ノズル本体に調節可能且 つ摺動可能に設けられ、前記ステムは、前記オリフィス部材に隣接する先端を有 しており、前記先端は耐摩耗性材料から形成されることを特徴とする混合ヘッド 。 １３．請求項１１の混合ヘッドにおいて、前記先端の耐摩耗性材料は、ケイ素、 ホウ素、タングステン、モリブデンあるいはタンタルの炭化物であることを特徴 とする混合ヘッド。