JPS5853423A - 流体調合機とその混合器 - 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】 この発明は流体調合機とその混合器に関するものである
。

周知のようにポリウレタンフォームのような合成発泡体
を形成するに際しては、混合器中で液状有機樹脂とポリ
イソシアネートとを均一に混合する必要がある。このた
めにはまずポリイソシアネートと樹脂との混合物をポリ
ウレタンフォーム形成反応に先んじて受箱内に分配して
やるのが望ましい。こ〜で問題となるのは有機樹脂とポ
リイソシアネートとの異常に早い反応速度であって、こ
のため両者の混合器への導入口にポリウレタンフォーム
が累積してしま（・、調合機を分解しな（・と累積した
ポリウレタンフォームを取除（ことが難しく・。

発泡調合機を対象物の被覆包装用に用いると好ましいこ
とが知られているが、化学的にみて従来は実施不可能で
あった。このためにはベルトコンベアー上に下向きＫＡ
合機を配設することになり、被覆包装される対象物はベ
ルトコンベアーによって搬送されて各調合機の下側に持
ってこられる。

すると調合機が駆動されて受箱にポリウレタンフォーム
を満して対象物を包絡する。しかし混合器に連通する導
入口が前述のようにポリウレタンフォームの累積により
塞がれてしまうから、調合機は動作不可能となる。特（
（これにより有機樹脂もしくはポリイソシアネートの混
合器への流入が制御困難となる。一旦この事態になった
ら調合機を分解して混合器を浄化してやらなければなら
な（・。

しかしこれは作業を中断することになるから、調合機の
稼働率が大幅に低丁することになり、実施不可能とされ
る所以である。

従来からある調合機の場合には、混合器がテフロン製の
芯体から構成されており、この芯体には透通する軸孔と
この軸孔に連通して有機樹脂とポリイソシアネートｖ供
給する複数個の導入口が形成されて（・る。この軸孔に
は弁杆が摺動自在に挿通されてｔ・て、有機樹脂とポリ
イソシアネートの軸孔内への流れを制御類して（・る。

この呻孔と弁杆との嵌挿状態はテフロン材料の冷間形成
を起し易い。この結果両者の嵌挿状態が劣化し、弁杆Ｃ
てよるシールが甘くなって有機樹脂およびポリインシア
ネートの軸孔内への漏洩を効果的に防止できなくなり、
究極的には混合器が詰っ、てしまって調合機が正常に動
作しな（なる。従って混合器を浄化するために調合機を
分解することが必要となる。

従って混合器をそなえた調合機にあっては、極めて容易
かつ短時間に分解交換ができることが、強（望まれる。

しかも混合器に関しては、弁杆層りに前記のテフロン材
料の冷間形成の問題が起きないことが強く望まれる。

この発明にあってはこれらの要望に応えるべく、混合器
と弁機構と制御機構を含んでなる流体調合機において、
制御機構を混合器および弁機構に取外し可能に連結した
ものである。

寅に混合器においては芯体に軸孔を形成すると共にこれ
に連通ずる流体導入口を複数個設け、しかも芯体を軸長
および半径方向に抑圧抑制するようにしたものである。

以下図面によって更に詳細に説明するが、各図において
実質的に同一の構造、機能の要素については、同一の参
照数字でこれを示す。

第１図において、発泡流体調合機１００はコンベアーｊ
ｏ４Ｋｆｆって少くともｉ　ｉｎの作業ステーション１
０２を有しており、コンベアー１０４は処理対象物１０
８を収容した受箱１０６をこの作業ステーション１０２
に搬送する。各作業ステーション１０２には発泡調合器
１１０が設けられていて化学反応剤を調剤混合してポリ
ウレタンフォーム１１２を形成する。この発泡調合器１
１０の構造、機能につし・では後述するが、概説すると
本件出願人のアメリカ特許出願比１５９．３６９号（１
９８０年６υ１３日付出願）に開示されたものと同一で
ある。

ポリウレタンフォーム１１２を形成するための化学反応
剤は適宜なる貯槽１１４によって調合されるが、今この
内液状有機樹脂を含むものを化学反応剤Ａとし、ポリイ
ンシアネートを含むものを化学反応剤Ｂとする。これら
の化学反応剤Ａ、Ｂは導管１１６により発泡調合器１１
０に供給される。

即ちこれらは取外し可能に発泡調合器１１０に取つげら
れた混合器１１８において混合されてポリウレタンフォ
ーム１１２の形でそこから放出される。

コンベアー１０４は各受箱１０６を作業ステーション１
０２に持ってきて、発泡調合器１１０の下に置く。この
場合の定着ユニット１２０としては、例えばアメリカ特
許第４，１６９，１６０号に開示されている公知のもの
を適宜使用する。

コンベアー１０４が各受箱１０６を発泡調合器１１０の
下側に正しく位置させると１発泡調合器１１０が作動し
て混合器１１８からポリウレタンフォーム１１２を受箱
１０６内に放出して対象物１０８を被覆包装する。この
際定着ユニット１２０が働（・て、受箱１０６内の隙間
を全てポリウレタンフォーム１１２が満して対象物１０
８を完全に被覆包装するようにする。定着ユニット１２
０による発泡調合器１１０の動きは１人手によって操作
してもよく、またプログラム制御によってもよい。

以上対象物を被覆包装すると（・う処理との関連におい
で発泡調合機１００を説明したが、これに限るものでは
な（、例えば予め成形した型枠にボリウレク・レオ−・
１１２を注入するような処理も行うことができる。

更に第２，３図により液状有機樹脂とポリイソシアネー
トを用いた場合を例にとって説明する。

発泡調合器１１０は制御機構１２２と取外し可能゛な混
合室１１８とを有してし・る。制御機構１２２は有機樹
脂とポリイソシアネートの混合器１１８への供給と放出
とを制御するものである。即ち制御機構１２２はハンド
ル１２４とこれに後述のように固定された中空状の胴部
１２６および頭部１２８を有している。またハンドル１
２４にはネジ１３２によりトリガー１３０が取つけられ
ている。

第６図に示すように、頭部１２８の両側には液体流入口
１　！１４，１３６が設けられており、その中にはテフ
ロンなどのように有機樹脂もしくはポリインシアネート
に対し゛Ｃ化学的耐性を有した材料からなるスリーブ１
６８が嵌挿されている。流入口１３４，１３６の端部に
は開口部Ｆ４０が形成されていて、ノブ１４６によって
頭部１２８へ取つけられた混合器１１日への化学反応剤
の供給を司る制御弁１４２，１４４に連通している。化
学反応剤は流入口１３４，１３６に連通して頭部１２８
中に形成された導管１４８によって適宜な供給から導入
される。

次に第４図によって制御機構１２２の内部構造を説明す
る。胴部１２６は位置決めビン１５０とネジ付きボルト
１５２とによってハンドル１２４の上側に固定されてい
る。同様にして、頭部１２８も位置決めビン１５４とネ
ジ付ボルト１５６とによってハンドル１２４の上側に固
定されている。

また混合器１１８はそれに固定されてかつ頭部１２８内
の孔に挿通されたネジ付ロッド１５８とノブ１４６との
係合により、頭部７２８の上側に取外し可能に取つけら
れている。　　　。

胴部１２６は可動ピストン１１６ｏを内蔵しており、該
ピストン１６０の一端周面上には０リング１６２が嵌挿
されて、胴部内壁と密着してシールを行っている。また
胴部１２６の開口端面側はシール用ＱＩＪング１６６を
嵌挿したプラグ１６４により閉塞されている。このプラ
グ１６４は第３図に示すようにクリップ１６８に−１っ
て胴部内に保持されている。上記のピストン１６０は空
気圧によって駆動されてビン１７２によってそれに固定
されたピストンロッド１７０を動かす。このロッド１７
０は胴部前端に設けられたシール部材１７４を透通して
延在しており、該シール部材１７４は一般に１個以上の
Ｑ　ＩＪングから形成されていてピストンロッド１７０
に対して摺動シールを与えてイル。ピストン１６０の空
気圧駆動は例えばアメリカ特許第４，０２３，７３３号
に記載の方法で行う。

ハンドル１２４には、トリガー１３０を収容してかつ外
気に連−通する孔路１７８，１８０に連通ずる花房１７
６が、形成されて（・る。この花房１７６は更に孔路１
８２．ｉ８４を介して胴部１２６の内側と連通している
。これらの孔路１８２゜１８４はハンドル１２４と胴部
１２６を貫通して形成されており、ハンドル１２４と胴
部１２６との境界部では位置決めビン１５０によって孔
路の芯出しが行われるとともに、０リング１８６によっ
てシールが行われている。圧縮気体（空気）は与えられ
た供給源から孔路１８８を経て供給され、更に孔路１９
０を経て花房１７６に送られる。花房１７６中では１対
のＯリング１９２，１９４がトリガー１３０に付設され
て、該花房１７６を左環房１９６と中環房１９８と右環
房２００とに分割している。

次に第６，７図により混合器１１８の内部構造を詳述す
る。混合器１１８を構成する第１および第２の主筒体２
０２，２０４は、有機樹脂やポリイソシアネートやポリ
ウレタンフォームなどに対して化学的耐性を有すると共
に発泡調合器１１０の作動中に加わる外力に対して充分
な抗性を有した材料、例えばステンレス鋼などから、形
成されている。これら主筒体２０２，２０４は同軸上に
配設連結されて内部に長手方向の空房２０６を画定して
おり、テフロンなど適宜な材料からなる芯体２０８が第
２の主筒体２０４によって画定されるその左半分に挿入
されてし・る。なおこれには保持板２１０が付設されて
いる。

両生筒体の会合部に形成された舌ｆｆ１２１４によって
複数個の皿バネ２１２が押圧され、その弾発力によって
保持板２１０を介して芯体２０８が軸長及び半径方向に
押圧抑制されている。芯体２０８には軸孔２１６が形成
されており、これが混合器１１８の外部に連通ずるとと
もに、第１の主筒体２０２によって画定される空房２０
６の右半分に形成された針基２１８にも連通している。

この針基２１８内にはポリウレタンフォームの浄化剤２
１９が入っている。

芯体２０８の軸孔２１６には弁体２２０が摺動自在に挿
入されて、かつ針基２１８内を軸長方向に延在している
。針基２１８内においてこの弁杆２２０には止環２２２
が嵌挿されている。第１の主筒体２０２には上記の弁杆
２２０が透通する開口部が形成されており、このシール
を０リング２２４と保持環２２６とによって行つ℃いる
。弁杆２２０の端部２２８は第４図に示すようにビスト
ンロッド１７０と着脱自在に係合できるように構成され
ている。

第７図に示すように、混′合器１１８には１対の半径孔
２３０，２５２が形成されており、芯体２０８の軸孔２
１６と外部とを連蓮させている。

また各半径孔内にはステンレス鋼などからなる入口部材
２３４．２’３６が挿入されていて、それぞれ軸孔２１
６に連通する開口部２３８，２４０を有している。

これらの開口部２３８，２４０を経て有機樹脂とポリイ
ソシアネートが混合器１１８に入ってポリウレタンフォ
ーム１１２を形成するのである。

このため両開口部２３８，２４０の配置は混合が最もよ
く行われるようなものであることが望ましく、シかも所
謂「クロスオーバー現象」が起きな、いようなものであ
ることが望ましい。こ〜で言う「クロスオーバー現象」
とは、例えば開口部２３８から入った有機樹脂が軸孔２
１６′に渡り込んで開口部２４０から入ったポリイソシ
アネートと化学的に反応して開口部２４０の入口にポリ
ウレタンフォーム１１２を形成し、そごにポリウレタン
フォームが溜ってしまうような現象を言う。このように
溜りが起きると有機樹脂やポリイソシアネートの軸孔２
１６への流入が適正に制御され難くなり、一旦この状態
になると混合器１１８を発泡調合器１１０から取外して
浄化してやらなければな゛　らない。

このような「クロスオーバー現象」を回避するには、両
開口部２３８’、２４０を対向配置関係に置くよりも、
放射配置関係に置くのが良い。特に両者の中心角を１２
０〜１３０６位にとるとクロスオーバー現象が最少とな
り、しかも軸孔２１６内における有機樹脂とポリイソシ
アネートとの混合が最高となる。中心角を１２５°前後
にとると最良の結果が得られる。但し両開口部の配置は
必ずしもこれに限定されるものではな（・。

入口部材２３４，２６６は一般にステンレス鋼から形成
されていて、□有機樹脂やポリイソシアネートやポリウ
レタンフォームに対して化学重比不活性であるばかりで
なく、混合器１１８の作用中その寸法形状を維持するも
のである。従来の弁杆と芯体軸孔との遊嵌状態にあって
は、芯体を形成するテフロン材料の冷間形成が起きて導
入口から該材料が引出されて遊嵌状態が失われるばかり
でなく、芯体中の導入口に迄冷間形成が起きた。この発
明によった場合芯体２０８を軸長および半径方向に抑圧
抑制しているので、このような事故は起らないのである
。

このような芯体２０８の抑圧抑制状態は、第２の主筒体
２０４の壁および保持板２１０に作用している皿バネ２
１２の押圧力とによって、安定に保たれている。しかも
入口部材２３４　、　’２．３６がステンレス鋼などの
材料から形成されているので、開口部２３８，２４０は
作業中テフロン芯体２０８の冷間形成による問題に影響
されることなく１．その寸法形状を維持しているのであ
る。

従来の調合機の場合には、約２．０００ポンドのポリウ
レタンフォームを生産したら混合器を取換える必要があ
った。しかしこの発明の混合器の場合には、交換が必要
となる迄に実に２０２口００ボンドからのポリウレタン
フォームを生産することができるのである。このように
生産能力が約１０倍になったことにより、稼働率が大幅
に向上するばかりでな（、混合器に掛ける設備コストが
大幅に減少する。

混合器は取外しを外部から容易にできるようにして制御
機構１２２に固定されている。第８図にお（・て、ノブ
１４６とネジ付ロッド１５８との係合により、混合器１
１８は取外し可能に制御機構１２２の頭部１２８に固定
されている。こヌで半径孔２３０，２３２は頭部１２８
に形成された孔路２４２，２４４と連通しており、これ
らの孔路２４２．２４４にそれぞれ有機樹脂とポリイソ
シアネート用の制御弁１４２，１４４と連通している。

また孔路２４２，２４４の口部を取巻く凹所にはＯリン
グ２４６，２４８が設けられて、半径孔２５０，２５２
の部分におけるシールを行っている。従って、制御弁１
４２，１４４からの有機樹脂とポリイソシアネートは、
孔路２４２　、２４４および開口部２８８，２４０を経
て、混合器１１８の軸孔２１６に供給される。外側から
ノブ１４６をゆるめてやれば混合器１１８は極めて簡単
に取外すことができる。

次に第１図に示す発泡流体調合機の作用について概説す
る。

第３図に示す流入口１３４，１３６は導管１４８を介し
て液状有機樹脂とポリイソシアネートの加圧供給源に接
続されている。そして貯槽１１４がらの有機樹脂とポリ
イソシアネートは加圧下に流入口１５４．１５６を満し
、更に制御弁１４２゜１４４が開くと、開口部２５８，
２４０に連通する孔路２４２，２４４をも満し、やがて
は混合器１１８の軸孔２１６に連続して流入する。

圧縮気体は孔路１９０を経てトリガー１６０が挿入され
て（・る花房１７６に供給されるが、このトリガー１３
０は花房１７６に挿入されたバネ２５０によって外側に
押出された姿勢を保っている。このトリガは孔路１９Ｑ
−らの圧縮気体を孔路１８２，１８４のいずれか一方に
選択的に流入させるとともに他方を大気圧状態に保つよ
うに動作する。

第４図に示すように調合器１１０が非作用状態にあると
きは、トリガー１５０は外側に押出された姿勢？保ち、
孔路１８２が中環房１９８と連通して、該中環房１９８
は孔路１９０，１８Ｂと連通加圧される。孔路１８２か
らの圧縮気体は胴部１２６内においてピストン１６０を
摺動させるが、ピストンお左側は孔路１８４および右環
房２００と孔路１８０を介して外気に連通しているので
全んど大気圧状態に保たれる。ピストン１６０が上記し
たように動くと、弁杆２２０が混合器１１８中で閉状態
となり、その前端が芯体２０８の開口部２３８　、２４
０を過ぎ、軸孔２１６中に有機樹脂およびポリイソシア
ネートが流入するのを阻止する。

調合機１１０を駆動するには、制御弁１４２゜１４４が
開かれて第５図に示すようにトリガー１３０が押込まれ
、ピストン１６０がプラグ１６４に近い後退位置に動か
される。すると弁杆２２０が引抜かれて、軸孔２１６の
開口部２３８，２４０を通過し、加圧下の有機樹脂とポ
リイソシア不−＝トが流入する。弁杆２２０は針基２１
８内を移動するが、その前端は軸孔２１６内に保たれ、
貯室なシールする働きをする。有機樹脂とポリイソシア
ネートは軸孔２１６に流入すると、それぞれの圧力の故
に混合して外部に放出される。

弁杆２２０の運動はこれに嵌挿されて第１の主筒体２０
２の後壁に係合する止＄２２２によって制約されるから
、軸孔２１６から完全に脱出してしまうようなことはな
い。ポリウレタンフォーム１１２を調合放出している間
、開口部２３８，２４０をシールすべく今迄軸孔２１６
中にあった弁杆２２ｏの部分は針基２１８内の浄化剤２
１９と接触し、このおかげで累積したポリウレタンフォ
ームが除かれるから、開口部、？　５　Ｆ３　、２４０
が目詰りするようなこともない。

ピストン１６０の後退は前進と同じようにして行われる
。トリガー１３０が押込まれると今迄中環房１９８と連
通して加圧されて℃・た孔路１８２が左環房１９６と孔
路１７８を介して外気に連通し抜気される。孔路１８４
は中環房１９８との連通および孔路１９０からの圧縮気
体によって加圧され、外気からは遮断される。従ってト
リガー１３０の動きＫよって得られる圧縮気体はピスト
ン１６０を前後に摺動させ、弁杆２２０をして軸ＪＬ２
１６に出入させ、有機樹脂とポリイソシアネートの軸孔
への流入を開閉する。

調合放出を中止するＫは、手動もしくは自動的にトリガ
ー１３０を解放し、孔路１８２中に生じた気圧によって
ピストン１６０と弁杆２２０を前進させて、第４図に示
すように弁杆により開口部２３８．２４０を閉鎖する。

調合器１１０の動作は、各受箱１０６が作業ステーショ
ン１０２の調合器１１０の下側に米だときにポリウレタ
ンフォーム１１２を放出するように、適宜公知の方法に
より制御される。混合器１１Ｂの芯体２０８’には軸孔
２１６が透通形成さ□れており、これに連通する複数の
導入口（開口部２３８．２４０）から流体成分が軸孔中
に供給され、更に流体成分の混合器への供給および放出
は制御機構１２２がこれを司る。混合器１１８はこの制
御機構１２２との着脱容易に調合機に組つけられている
。また混合器１１８の芯体２０８は軸長および半径方向
に抑圧抑制されて（・る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の発泡流体調合機の全体を示す斜視図
、 第２図はその発泡流体調合器を示す前面図、第３図はそ
の背面図、 第４図は第３図中線４−４に沿ってとった断面図で調合
器を非作動状態で示したもの、第５図は同じ（作動状態
で示したもの、 第６図は混合器の側断面図、 第７図は第６図中線７−７に沿ってとった断面図、 第８図は第５図中線８−８に沿ってとった断面図である
。 １００・・・流体調合機　　　　１０２・・・作業ステ
ーション１０４・・・コンベアー　　　１０６・・・受
箱１０８・・・処理対象物　　　１１０・・・流体調合
器１１２・・・ポリウレタンフォーム　１１４・−・化
学反応剤貯槽１１８・・・混合器　　　　　１２２・・
・制御機構１２４・・・ハンドル　　　　　１２６・・
・胴部１２８・・・頭部　　　　　　１３０・・・トリ
ガー１４２．１４４・・・制御弁　　　１６０・・・ピ
ストン１７０・・・ピストンロッド　　２０８・・・芯
体２１２・・・皿バネ　　　　　２１６・・・軸孔２１
８・・・浄托剤針基　　　２２０・・・弁杆２３８．２
４０・・・導入口（開口部）特許出願人　　シールド　
エアー　コーポレイション特許出願代理人　弁理士　　
菅　原　−部ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）第１の流体成分のための第１の導入口と第２の流
   体成分のための第２の導入口とを有した混合器（：１１
   Ｂ）と、 第１および第２の流体成分の導入口を介しての流入を許
   す第１の位置と該流入を阻止する第２の位置どの間を移
   動すべく上記の混合器内に設は弁機構と、 上記の弁機構の動きを司る制御機構と、上記の制御機構
   を混合器および弁機構に増外し可能に連結する連結機構
   ［：１４６，１５８，２２８］とを、 含んでなる流体調合機。 （２）　　前記の混合器［＋１８］が軸長方向に透通形
   成されてかつ第１および第２の導入口に連通ずる軸孔［
   ２１６］をそなえた芯体［２０Ｂ］ｇ有しており、かつ
   、 弁機構が上記の軸孔中を第１と第２の位置間で往復動す
   る弁杆（２２０］’ｒＷしていることを特徴とする特許
   請求の範囲第０）項記載の調合機。 ｆ３１　　ｉＪ記の芯体［２０８〕’Ｙ軸長および半径
   方向に抑圧抑制する機構［２１２］が設けられて（・る
   ことを！￥ｆ徴とする特許請求の範囲第（２）徊記載の
   調合機。 （４）　　前記の制御機構が、弁杆を第１と第２の位置
   間で往復動させる機構？有して（・る ことを特徴とする特許請求の範囲第（２）もしくは（３
   ）項記載の調合機。 （５）　　前記の往復動させる機構がピストンロンド［
   ＋７０］である ことを特徴とする特許請求の範囲第（４１項項記載調合
   機。 （６）　　前記の連結機構が、弁杆を往復動させる機構
   に取外し自在に連結する！素［２２８］と、混合器を制
   御機構に螺合させる要素［１４６，１５８〕とを、有し
   ている ことを特徴とする特許請求の範囲第（２）〜（４）のし
   ・ずれかの項記載の調合機。 （７）　　前記の第１と第２の導入口が混合器の芯体内
   に設けられた第１と第２の入口部材［：２３４，２３６
   ］に形成されて（・る ことを特徴とする特許請求の範囲第（２１項記載の調合
   機。 （８）軸孔と供給源からの流体成分を該軸孔に供給すべ
   く形成された核数個の導入口を有した芯体〔２０８〕と
   、 該芯体乞軸長および半径方向に抑圧抑制する要素［２１
   ２］をそなえた 流体調合機用混合器。 （９）　　前記の芯体が変形ａｒ能な材料から形成され
   ており、かつ、 押圧抑制する要素が変形不可能な材料から形成されて（
   ・る ことを！￥ｊ徴とする特許請求の範囲第（８）項記載の
   混合器っ （１０）　　前記の導入口が芯体に内設された入口部材
   〔２５４，２５６”Ｊから構成されており、作用中その
   位置寸法を維持するようになっていることを特徴とする
   特πＦ請求の範囲第（８）もしくは（９）項記載の混合
   器。 ・０υ　前記の芯体が変形可能な材料から形成され、か
   つ。 押圧する要素が変形不可能な材料から形成されて（・る ことを特徴とする特許請不の範囲第Ｕｌｊ項記載の混合
   器。 ０２１　　前記の流体の溶剤を収容する貯室［２１８］
   が設けられてし・る ことを特徴とする特許請求の範囲第（８）〜圓のし・ず
   れかの項記載の混合器。 Ｕ（前記の軸孔中に弁杆［２２０］が往復動自在に嵌挿
   されてかつ貯室内に延在して溶剤に接触する ことを特徴とする特許請求の範囲第０２項記載の混合器
   。