JPS62502253A - 高圧混練ヘッド及び反応性成分射出弁 - Google Patents

高圧混練ヘッド及び反応性成分射出弁

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JPS62502253A JP61505436A JP50543686A JPS62502253A JP S62502253 A JPS62502253 A JP S62502253A JP 61505436 A JP61505436 A JP 61505436A JP 50543686 A JP50543686 A JP 50543686A JP S62502253 A JPS62502253 A JP S62502253A
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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】 高圧混練ヘイドおよび反応性成分射出弁本発明は、反応射出成形方法すなわち強 化反応射出成形方法のための、少なくとも2種類の反応性成分用の高圧混線ヘッ ドに関し、当該方法によって、これらの反応性成分が混練され、その結果生じた 混線物が、モールド空隙部に供給される。更に詳しくは、本発明は、複数種類の 反応性成分を混練して、モールドへの次の射出を行う、本発明に係る少なくとも 1個の反応性成分射出弁を有する、高圧混線ヘッドに関する。
液状射出成形とも称される反応射出成形は、液状の反応性成分を組合わせてモー ルド内にそれらの反応性成分を射出して、当該モールド内で固化させて最終重合 体製品を形成させる1つの技術である。これらの反応性成分の組合わせは、高圧 の2つ又はそれ以上の数の種類の液状の反応性成分の流れを各々、方向付けるこ とによって、これらの流れを互いに、混線ヘッドの混線室内の共通の一点におい て、衝突させることによって達成される。この結果生じた反応性成分の衝突によ って混線室内に材料の均質な混練物が作られ、かくして得られた混線物は、次い で、混線ヘッドに結合している密閉式モールド内に加圧下で射出されるか、又は 、単に、開放式モールド内に送られる。強化反応射出成形法は、液状の反応性成 分の1つを、混練室内に導入する前に、グラス・ファイバー等のような強化材料 と混合させる方法の一変形法でらウレタン製品の製造に際して、例えば、ジイン シアネートマたはポリイソシアネート成分が、別途に混練室内に送られたジオー ルまたはポリオールと衝突混線されて反応させられて、反応混線物を生じ、かく して密に形成された当該反応混線物を、混線室から、当該混線物を固化させるこ とができるモールドに移す。反応性成分の中に、気泡や気孔を形成させるために 、当該反応性成分の一方または双方、あるいはそれらの混線物の中に、重合樹脂 を膨張させることができる付加的な泡立て剤すなわち発泡剤を含ませることも、 また知られている。この目的に適した発泡剤としては、通常は液状であるが、モ ールド温度において揮発させられるもの、モールド内に導入されるまでは加圧下 においてガス状に維持され得るもの、そして、混練段階およびその後の処理の間 に化学作用によって解放されるものがある。
一般に、2種類の反応性成分を混練する場合、これらの反応性成分が混練室内に 入るまでは、これらの反応性成分は互いに別々にされてなければなら々い。なぜ ならば、これらの反応性成分を早期に相互接触させると、硬化するからである。
このような時期尚早の相互接触によって、しばしば、上記反応性成分の一方また は双方、あるいはそれらの混線−のそれ以降の流出を妨害する固まりが生ずる。
このような妨害を防ぐために、反応性成分は、双方共に、きわめて流動性に富ん だ形態で提供されて、ポンプなどによって循環させられ、そして成形用の混線物 を作る反応が必要になった時にだけ種々の手段によって、混線室内に導入される 。
反応性成分を混線し、その結果生じた混線物を、モールド手段に供給するための 、混線ヘッド装置に対して、種々の構造が提案されてきている。このような構造 として、下記に例示されたものがある:カラエルレバーほかの米国特許第λ70 6,515:ウィンガードほかの米国特許第4,082,512:ランガードの 米国特許第4108゜606;ライデルの米国特許第4,099,919:シュ ナイダーの米国特許第4,279,732:フィオレンテイニの米国特許第4. 33ス335;ボーデンほかの米国特許第4,378,335;プロス力ほかの 米国特許第4.389゜375;シュナイダーの米国特許第4,440,500 :プロス力ほかの米国特許第4,442.070:プロス力はがの米国特許第4 .454917:シユナイダーの米国特許第4.45ス919;ショミットほか の米1特許第4,464゜056;シュミットほかの米国特許第4,497.5 79;ミュラーほかの米国特許第4,474,310:およびミュールの米国特 許第4.115.299゜混練ヘッド構造としては、釉々のメーカーの刊行物に 例示されたものもある:例えば、クラウス・マツ7エイ・ジャーナル、A2/1 982、「ポリワレタンRIM技術」、第3〜4頁;ヘンネツケ、パンプレット Ti 33. r PUR反応成形機HtlJJ、第9〜13頁;およびパッタ ンフェルド、「ポリウレタンの処理機械および装置」、第12〜13頁。
カラエルレバーほかの米国特許第3,706,515に例示された1つの態様は 、混線室を限定する長尺穴を有する本体を有する。上記混練室には、当該室内に 反応性重合体成分を導くための複数個のノズル孔が開口している。
これらのノズル孔は、混練室内の共通の一点に向けて一般に方向付けられ、それ によって反応性重合体成分同士が衝突し合うようにされ、この衝突の結果、均質 な流状I 混練物が作られる。ノズル孔の全てを通る全ての反応性成分の流れは 、混線室に軸方向に往復動自在に取付けられたプランジャーによって制御される 。プランジャーが、自己の射出位置に引込められている時、混練室内のノズル孔 は、開口しておシ、それによって反応性成分は、当該ノズル孔から、高速の衝突 流として発射される。混線ヘッドはまた、複数の戻シ流路手段を有する。これら の戻シ流路手段の各々は、自己の反応性成分のノズル孔から軸方向に隔てられた 位置で、混練室内に開口する。プランジャーは、軸方向に伸びる複数のバイパス 流路を備える。これらのバイパス流路の各々は、プランジャーが、各反応性成分 のノズル孔と戻シ流路手段との間で、押出された再循環位置に位置する時に、連 通し合い、それによって、反応性成分をその供給源に戻す閉ループが確立されて 、全ての反応性成分の再循環が同時に実施される。
再循環は、外部流路のみを介して、ノズル孔とその関連弁手段に対して行われる 。上記カラエルレバーほかの特許においては、混線ヘッドにおいて、反応性成分 を個々に再循環させることはできないし、更に又、混練ヘッドに位置する手段に よって、再循環する反応性成分の各々の再循環圧力を、個々に、又はその他の方 法で、設定することもできない。
混線ヘッドのもう一つの態様においては、モールドに通じ且つ混練室に対してほ ぼ直角に設けられる第2室が備えられる。この第2室は、混練物を自己の内部か ら掃除するための、第2ピストンまたはプランジャーまたはラムを偏えている。
フイオレンティニの米国特許第4.332,335Fi、高圧混練ヘッドを開示 している。当該高圧混練ヘッドにおいては、付加的室が設けられておシ、当該付 加的室は、混練室から当該付加的室内に押し込まれる激しい乱流状態の混練物を 安静化させる働きを有する。この安静化室内の第2ピストンは、各混練段階の終 了時期に、流路を空にする、即ち掃除するように働き、それによって、当該流路 が、反応した混練物によって塞がれるのを防止する。第1室およびプランジャー 、並びに当該プシンジャーの再循環手段(軸方向に伸びるバイパス流路)等の構 造は、カラエルレバーほかの特許に例示されたものと、実質的に同じ構造である 。ここでも又、再循環は、外部流路のみを介して、反応性成分射出弁とその関連 装置に対して行われる。反応性成分を、個々に再循環させることができない上、 混練ヘッドに位置する手段によって、個々の再循環する反応性成分の再循環圧力 を、個々に、又はその他の方法で、設定することもできない。
混線ヘッドのもう一つの態様においては、反応性成分射出弁に、反応性成分の混 線が進行していない場合に、当該射出弁を介して反応性成分を、内部で再循環さ せる手段が設けられる。シュナイダーの米国特許第4239゜732は、複雑な 反応射出成分弁機構を例示している。
当該弁機構は、中実の計量プランジャーと、反応性成分を流すための絞シ出口を 有する内部流路を備えた往復動弁部材との組合せを利用している。流路が絞られ ることによって加速された流体が、自己の押し出された再循環位置にある中実の ピストンに衝突する。当該ピストンは、混線室内への反応性成分の供給を停止さ せて、反応性成分の再循環を開始させる。シュナイダーの特許は、混線室内に向 かう反応性成分の流れを停止させたり開始させたシするための手段を、射出弁内 に有しない、即ち、シュナイダーの特許においては、同特許の第3および第4図 に示される如く、射出孔は、単に中実のピストンによって塞がれるだけである。
又、当該射出弁から混線室内への反応性成分の流れの流し込み圧力を選択しfc シ、流れを変化させたシするための機構も設けられていない。
シュナイダーの弁は、もし、プランジャーが、射出弁に対して外部の再循環流路 を与えるカラエルレバーはがの米国特許第3,706,515に開示されるよう な伺らがのタイプの再循環流路またはバイパス流路を備えている場合には、機能 しない。
混練ヘッドの更にもう一つの態様が、ボーデンほかの米国特許第4,378,3 35に例示されている。当該態様において、射出弁を有する計量ピストン内に軸 方向に伸びるバイパス流路を介して、外部再循環を行われる。当該射出弁は、内 部再循環を実現化しないが、反応室(第1図)内に向かう反応性成分の流れの流 し込み圧力を選択したり、流れを変化させたりする手段を有する。当該射出弁は 、単一の往復動部材を有する。当該往復動部材は、上記射出弁t−開閉させて、 混練室への反応性成分の入室音制御する。ボーデンほかの特許は、当該射出弁に おける内部再循環を提供することができないのみならず、当該射出弁に、再循環 する反応性成分の流れおよび/またはその背圧を変化させるための何らの機構も 有さない。
ボーデンほかの特許は更に、混練室(第2図)の第2の態様を開示している。当 該第2の態様は、射出弁に対して、計量ピストンを介する外部再循環を行わず、 むしろ中実のピストンを有する。上記単一の往復動部材に対して、少なくとも2 つの流し込み圧力/流れの変化位置を選択するための手段が設けられ、それによ って、射出弁の開閉および、反応性成分の混線室への入室が制御される。射出弁 を介して反応性成分の内部循環が行われると主張されているが、第2図に示され る射出弁の実際の構造は、明らかにその機能が一体化されたものである。
再循環する反応性成分の流れおよび/またはその背圧を変化させるいかなる機構 も当該射出弁には設けられていない。
これらの混れヘラ下の各々は、れ々の重大な欠点および問題に悩んでいる。軸方 向に伸びる計量プランジャーのバイパス流路のみを介する外部再循環を行える弁 においては、混練室に供給される反応性成分の全て〃:同時に再循環させられる 必要がある。このデザインでは、混線室に供給される反応性成分の全てではなく であるものを、選択的に再循環させることができない。混練室に向かう反応性成 分の流れを単に断続させることができる弁においては、混練室に供給される材料 の流し込み圧力ちるいけ量を変化させるためには、ノズル手段すなわちノズル孔 を取り換える必要があシ、その取扱えに多大の時間と出費を要する。内部再循環 は可能であるが、計量プランジャーのバイパス流路を介した外部再循環および当 該弁における再循環時の背圧の調節が共に不可能な弁においては、再循環時の背 圧を適切に設定することが困難である上、再循環圧力t、混鯉室に充分に近い点 で流し込み圧力に近づけておいて再循環モードから射出モードへ反応性成分の流 れをほとんど瞬間時に切換えることが困難であり、更に、全ての反応性成分が連 続的に混練室に供給されるような、外部の軸方向に伸びる計量プランジャーのバ イパス流路を通る再循環流路を介する、迅速な作業の実現を不可能にする。
多重の、特に2重の密度すなわち2重の堅さを有するウレタン製品の出現に伴っ て、現在入手可能な混練ヘッドの欠点が重大なものになってきた。2重の堅さを 有する物品の調製には、反応性成分を交換可能に混練することができる能力を有 する高圧混線ヘッド装置が必要となる。当該混練ヘッド装置によって、2種類の 異なった重合体密度が、成形された製品内に形成される。
2重密度製品を製造するための1つの機構において、2つの別個の高圧混線ヘッ ドが用られる。当該ヘッドの一方は、反応性化学物質を混練して第1密度の重合 体材料を作ることができ、もう一方のヘッドは、異なった反応性化学物質を混練 して第2密度の材料を作ることができる。各ヘッドは、同一のモールド内に各自 の配合物を排出して最終製品を作る。2つのヘッドの使用には多くの不利益が伴 う。先ず、け費が嵩み、2つのヘッドの重量によって、多くの場合、配合物をモ ールドに供給するためのロボット装置の使用が不可能になる。2つのヘッドが用 いる供給および再循環ホースやその付随装置の煩雑さ、更には、2つのヘッドの 操作を調整するために必要とされる制御装置の煩雑さと経費の増大等の不利益が ある。
2重量度製品の製造に際しては、配合物の化学組成を、はとんど瞬間的に変更す ることができる能力が要求される。この能力が特に要求される場合としては、混 練装置を運んで、モールド内に形態的に異なった配合物を装入するように当該混 線装at−操作するロボット装置が用いられる場合がある。従来入手可能な混練 ヘッド装置に存在する問題を超えた現在の付加的問題である、配合物の「機敏な 」変更を可能にすることが要求される。特に、単一の高圧混練ヘッドを用いて、 2重密度材料を供給することが要求される。
単一のヘッドにおいて満足させられるべき材料の密度の迅速な変更に際し要求さ れるのは、1つの反応性成分ムを、別種の反応性成分Bと初めに組合せることで ある(例えば、ポリオールとインシアネートとの衝突による相互の混線)。一方 、第3の反応性成分AFi、、同様の方法で装置内を再循環させられる。再循環 する材料は。
流し込み材料の所望の流し込み圧力にきわめて近似した大きさの再循環圧力に維 持しなければならない。なぜならば、配合物の変更が要求になった時には、圧力 を高めるための時間がないからである。第2@度配合物が必要になった時、混練 頓域へ向かう第1の種類の反応性成公人の流れ社、直ちに停止されカければ力ら ない。材料は、同様に再循環させられ、そして再循環から切換えられた反応体A ”が、同一の混練室内に導入されて、反応体Bと衝突し、それと共に混練される 。同時に、配合物は、ヘッドからモールドに給送され、セして混練室および全て の安静化室から配合物が掃除され、それによって、これらの室が汚れるのが防≠ :れる。配合物の組成の迅速な変更と、ヘッドからの配合物の掃除による汚れの 防止の必要性との組合せ故に、当該装置に対する再循環能力の要求は、従来技術 では満たされない要求である。
従って、モールド内に2重密度の反応性成分を導入する混線ヘッド装置であって 、反応射出成形および/または強化反応射出成形方法に有用な混線ヘッド装置が 要求されている:当該装置は、 L 成形重合体製品の製造のための、2重密度配合物を供給する唯一個の混線ヘ ッドを有し; 2 各反応性成分に対して、混練流路を通る、内部および外部(反応性成分射出 手段に関して)再循環流路の選択を可能にすることによって、異なった密度の配 合物間の迅速な変更を可能にし、更に当該ヘッドからの混練した反応体の柔軟で 適切な移送と掃除とを可能にし; & 各反応性成分に対して計量プランジャー内の軸方向に伸びるバイパス流路を 用いた外部流路から独立した内部再循環流路を提供することによって、密度変更 により影響される各反応性成分に対して、独立的な射出および再循環能力を付与 し、そして、更に、所望の流し込み圧力ではとんど瞬間的な配合物の変更が可能 であシ; 表 各反応性成分に対して、「混練ヘッドにおける」独立的な調整と、流し込み お二び再循環の双方の圧力の設定とを可能にし、それによって、混線室内の衝突 混練位置に可能な限り近い点で、迅速な変更に要する必要な圧力均衡を確立する 一方、更に迅速な装置の構成と、先に設定された圧力の独立的な変更を好都合に 迅速に行うことを可能にし: 5、衝突技法による卓越した混練を保証しつつ、高圧での作動を可能にする。
現在入手可能な、いかなる混練ヘッドも、これらの特徴の組合せを有しておらず 、特に、計量プランジャー内の軸方向に伸びるバイパス流路を通る外部流路から 独立した内部再循環流路を含む、再循環流路の選択を許さず、且つ、流し込み圧 力および再循環圧力の「混線ヘッドにおける」調節を許さない。
更に詳しくは、本発明は、下記の新規な高圧混線ヘッドを提供する: 人、下記を有する混練ヘッド本体と; 1、長尺の混練室を限定する第1穴と、但し、該室は一端において閉じておシ且 つ他端において出口開口を有する; 2 そこを介して射出によって、該混線室内に反応性成分を導入させるための、 鎖式に通ずる少なくとも1つの入口孔と: 1 該入口孔と軸方向に互いに隔てられた関係で整列し、該第1穴から伸びる少 なくとも1つの出口流路と:4 長尺の安静化室を限定する第2穴と、但し、該 安静化室は、該混練室と連絡しておシ、該開口の所で該混練室に対してほぼ垂直 に伸び且つ該開口が離れた排出端を有する; B、該第1大内に摺動自在に収められる第1計量プランジヤーと、但し、該第1 計量プランジヤーは、自己の引込んだ射出位置と、伸長した再循環位置との間で 該混練室の縦軸に沿クセ軸方向に可動に取付けられ、該射出位置において、該反 応性成分の混練物が該混線室内に形成され、該再循環位置において、該プランジ ャーが、該出口開口に隣接する位置まで前進して該室から該混線物を排除し、該 第1計量プランジヤーは、少なくとも1つの軸方向に伸びるバイパス流路を有し 、該バイパス流路は、該入口孔と該出口流路とを、該第1計量プランジヤーが、 自己の再循環位置にあるときに、互いに連絡させ;C6該安静化室内に、密接状 態で摺動自在に収められた第2掃除プランジヤーと、但し、該第2掃除プランジ ヤーは、該安静化室の縦軸方向に沿って、自己の引込み位置と、伸長した掃除位 置との間で、軸方向に往復動可能に取付けられ、該引込み位置において、該反応 性成分の該混練物が、該混練室内の該出口開口から該安静化室内に流入し、該掃 除位置において、該プランジャーが、該排出端に隣接する位置まで前進して該安 静化室から該混線物を掃除し; D、該第1計量プランジヤーを、その再循環位置と射出位置との間で、往復動的 に且つ選択的に動かす、第1原動手段と; E、該第2掃除プランジヤーを、その引込み位置と掃除位置との間で、往復動的 に且つ選択的に動かす、第2原動手段と;および F、該入口孔を介して、該混練室内に反応性成分を射出するための、少なくとも 1つの反応性成分射出弁と、但し、該射出弁は、 L 弁本体と; 2 該弁本体内に配置された射出ノズルと;λ 該弁本体内に配置され、該ノズ ルと断継的に流体連絡する反応性成分供給流路と; 4、該弁本体内の該反応性成分供給流路内に配置された第1往復動部材と、但し 、該第1往復動部材は、選択的に位置決めされることによって、該ノズルを、開 口、または部分的に開口、あるいは塞いだりしたシすることによって、該供給流 路を介して該ノズルに入いシ、そして該ノズルを通る反応性成分の流れを変化さ せ、それによって該反応性成分の流し込み圧力が設定され;& 該弁本体内に配 置された、反応性成分再循環流路と、但し、反応性成分再循環流路は、該供給流 路と断続的に連絡する; 6、該弁本体内の該再循環流路内に配置され、選択的に位置決めされて、該流路 を、開口または、部分的に開口、あるい1−11.ぐ第2往復動部材と、但し当 該部材は、該流路を通る反応性成分の流れを変化させ、それによって、該反応性 成分の再循環圧力が設定され且っ該弁に対して再循環が内部的に行われる、 から成る、反応射出成形あるいは強化反応射出成形方法のための反応性成分を混 練するための高圧混練ヘッド装置。
本発明の上記の新規な高圧混練ヘッド装置とは別に、下記の反応性成分射出弁が 提供される:a、弁本体と; b、該弁本体内に配置された射出ノズルと;C0該弁本体内に配置され、該ノズ ルと断続的に連絡する反応性成分供給流路と; d、該弁本体の該反応性成分供給流路内に配置された第1往復動部材と、但し、 該第1往復動部材は、選択的に位置決めされることによって、該ノズルを、開口 または部分的に開口、あるいは塞いだシしたシすることによって、該供給流路を 介して該ノズルに入いシ、そして該ノズルを通る反応性成分の流れを変化させ、 それによって該反応性成分の流し込み圧力が設定され;e、該弁本体内に配置さ れた、反応性成分再循環流路と、但し、反応性成分再循環流路は、該供給流路と 断続的に連絡するフ f、該弁本体内の該再循環流路内に配置され、選択的に位置決めされて、該流路 を、開口または、部分的に開口、あるいは塞ぐ第2往復動部材と、但し、該第2 往復動部材は、該流路を通る反応性成分の流れを変化させ、それによって、該反 応性成分の再循環圧力が設定され且つ該弁に対して再循環ガニ内部的に行われる 、から成る、反応射出成形あるいは強化反応射出成形方法のための、反応性成分 を高圧混練するだめの反応性成分射出弁。
本発明の、新規な高圧混練ヘッドおよび反応性成分射出弁は、これiで入手不可 能であった単一の高圧混線ヘッドを用いて、2重密度の重合体製品の製造を可能 にする。本発明は、これまでに入手可能であった混練ヘッドのデザインによって は解消することのできなかった要求を解消する。そのような要求の含まれるもの としては:反応性成分射出弁に対して内部流路と表る独立した再循環流路および 、該射出弁に対して外部流路となる独立した再循環流路等の2つの異なった流路 を提供する手段を有する混練ヘッドにおいて、2重密度の製品配合物を形成する ための高圧衝突による混線を実現するとと:各反応性成分の独立的な射出と再循 環を可能にすること、但し当該反応性成分の導入に際して、その配合物の化学組 成を変更するように該反応性成分が変化させられ、それによって、成形され71 c、h品密度が変化させられる;および、各反応性成分の流し込みおよび再循環 双方の圧力を、「混練ヘッドにおいて」独立的に調節可能にし且つ設定できるよ うにすること、それによって、迅速な変更に必要な圧力均衡が、混練室内の衝突 混練が行われる場所に可能な限シ近い位置に、確立される一方、更に迅速な装置 の構成と、先に設定された圧力の独立的な変更が、好都合に迅速に達成される。
本発明の新規な、反応性成分射出弁自体、従来において入手不可能な能力を提供 する。そのような能力に含まれるものとして下記がある:射出弁に対する外部の 再循環流路;該射出弁内のノズル手段を、開口あるいは部分開口、または塞ぐよ うな、選択的に位置決めされ得る手段;当該手段によって、反応性成分の流れお よび該ノズルを介するその流し込み圧力の設定が可能にされる:および、該内部 循環流路を、開口または部分開口、あるいは塞ぐ、選択的に位置決めされ得る手 段、当該手段によって、反応性成分の再循環流れおよびその圧力が該流路を介し て設定され得る。
従って、本発明の目的は、反応射出成形あるいは強化反応射出成形方法のための 、反応性成分1−衝突混練させるための高圧混線ヘッド装置を提供し、それによ って、多重密度の配合物を調製し、それから成形された重合体製品を提供する。
本発明のもう一つの目的は、各反応性成分に対して2つの再循環流路を有し、必 要に応じて当該流路の選択が行われる単一の高圧混練ヘッド装置’を提供するこ とであり、当該ヘッド装置において、上記再循環流路の一方は、計量プランジャ ー内の軸方向に伸びるバイパス流路の使用から独立しており、そして射出弁に対 して内部流路を、形成し、それによって、密度変更によって影響t−受ける各反 応性成分に対して、独立的な射出と再循環能力とを付与する一方、所望の流し込 み圧力による、はとんど瞬間的な配合物の変更を可能にする。
本発明の更にもう一つの目的は、各反応性成分に対して、流し込み圧力および再 循環圧力の双方を、「混練ヘッドにおいて」独立的に−節し且つ設定するための 手段を有する、単一の高圧混練ヘッド装置を提供し、それによって、迅速な配合 物の変更に必要な圧力均衡を、混練室内の衝突混練位置に可能な限り近い位置で 、確立することである。
本発明の更にもう一つの目的は、新規な反応性成分射出弁を提供することで1、 当該射出弁は、自身に対して内部再循環流路を形成する流路と;その中で、ノズ ル手段を開口、または部分島口、あるいは塞ぐ手段であって、当該手段によって 、反応性成分の流れと、該ノズルを通る当該流れの流し込み圧力とが設定される ような手段と;および、選択的に位置決めされて、該内部再循環流路を、開口ま たは部分開口、あるいは塞ぐ手段であって、当該手段によって、該流路を通る再 循環圧力が設定されるような手段とを、有する。
本発明のその他の目的および利点は、下記の説明と添付の請求の範囲t−読むこ とによって明らかにされ得る。
第1−は、本発明の高圧混練ヘッド装置の一実施例の平面図でおシ: 第2図は、本発明の高圧混練ヘッド装置の一実施例の側面図であシ; 第3図は、第2図の3−3線に旧って取った、本発明の高圧S、練ヘッド装置の 反応性成分射出弁の断面図でらり; 第4図は、第3図に例示した反応性成分射出弁の詳細図であり; 第5図は、第4図の5−5線に沿って取った、反応性成分射出弁の断面図であり ; 第6図は、第4図の6−6t15Iに沿って取った、反応性成分射出弁の断面図 であり; 第7図は、第3乃至第5図に例示された反応性成分射出弁の内部手段の分解組立 図である。
本発明の高圧混線ヘッド装置の好ましい一実施例が、第1乃至第7@に更に完全 に例示される。
高圧混練ヘッド1000は、第1図に一般的に示される。
この主要部品において、混練ヘッドは、混線ヘッド本体999と、当該ヘッド本 体に固着される計量プランジャー組立体2000を有する。当該組立体2000 は:第1計量プランジャーと;混練室とを有する。当該混練室は、該ヘッド本体 と、油圧式の複動シリンダーとの組合せによって限定される。当該夜勤シリンダ ーによって、混練室の縦軸方向に関して該プシンジャーを引込めたシ押出したシ する軸方向の往復動が、該プランジャーに付与される。油圧導管2001および 2002ij、それぞれ流体の供給導管および戻シ導管でおる。これらの管路は 、自業界で良く知られている流体の供給手段、加圧手段、および制御手段等に更 に接続される。掃除プ2ンジャー組立体3000も、ヘッド本体999に固着さ れる。当該掃除プランジャ組立体3000は:第2掃除プランジャーと;該ヘッ ド本体と油圧式の複動シリンダーとの組合せによって限定される安静化室とを有 する。上記複動シリンダーによって、安静化室の縦軸方向に関して、該プランジ ャーに対して引込みおよび押出し態様の軸方向の往復運動が付与される。組立体 3000は、計量プランジャー組立体2000の縦軸方向に対して、自己の縦軸 方向が直交するように配置される。計量プランジャー組立体2000と、掃除プ ランジャー組立体3000とによる形状は、「L字形」構造を形成する。従って 、混練ヘッド装置を、L字形混練ヘッド装置として言及することができる。油圧 導管3001および3002は、それぞれ、流体の供給導管および戻シ導管を形 成し、これらの導管は、更に、当業界で良く知られている流体の供給手段、加圧 手段、制御手段等に接続される。各プランジャー組立体は、自己の末端部に、位 置感知手段を搭載している。計量組立体2000上の手段2003は、計量プラ ンジャーが、自己の最大限の引込み位置にある時に、これを感知する。掃除プラ ンジャー組立体3000上の手段30031d、掃除プランジャーが、自己の最 大限の引込み位置にある時に、これを感知する。これらの位置決め手段は、当該 組立体の各々の流体の供給手段、加圧手段および制御手段と協働し、それによっ て、以下において更に完全に説明される通シ、混練ヘッド装置の作動の間、計量 および掃除プランジャーの各々の連続的な引込みおよび押出し運動が可能にされ る。
当該好ましい実施例は、計量組立体2000内の混練室に対して3種類の反応性 化学物質を射出するように形成される。これらの化学物質には、望ましくは、イ ンシアネート、第1ポリオール成分および第2ポリオール成分が含まれる。更に 、必要な場合には、付加的な泡立て剤すなわち発泡剤が、これらの反応性成分の 全ての供給管路内に導入される。その際、望ましくは、ポリオールが用いられ、 混練ヘッド装置の上流側で導入される。イン形成された反応性成分混線物は、液 体の泡となって、成形が完了した時点で、第1密度Xを有するウレタン製品に変 換される。イソシアネートと第2ポリオール成分との衝突混線によって形成され た反応性成分混練物は、液体の泡となって、成形が完了した時点で、第1密度X よシも大きな又は小さな第2密度Yを有するウレタン製品に変換される。
本発明の2つの反応性成分射出弁1および2Fi、互いに同一平面内に配置され て、掃除組立体3000の軸に対して垂直にされ、且つ計量組立体2000の軸 とは互いにほぼ平行にされる。一方、イソシアネート射出弁3は、掃除プランジ ャー組立体3000の軸に対して鋭角に配置され一方、当該好ましい実施例に含 まれるものとして、本発明の付加的な反応性成分射出弁があり、これらの射出弁 は、混練室の回りに半径方向に配置され得る。本発明において用いられ得る当該 反応性成分射出弁の数は、混練室の直径および混線ヘッド本体999の大きさと いう物理的制約のみによって制限される。例えば、4個の反応性成分射出弁を、 半径方向に配置して、それらが、計量組立体2000の縦軸と直交する実質的に 同一の平面内に伸び、そして、掃除組立体3000の縦軸に実質的に平行な平面 内に伸びるようにし、同時に、イソシアネート射出弁を、当該平面の上方に、当 該平面に対して鋭角に配置する。このようにして、全ての5個のインゼクターか ら射出された反応性成分の流れは、相互に一致させられて、実質的に同一の点で 混練室内で、相互に衝突させられる。
図示の通り、イソシアネート射出弁3(第1図および第2図)は、当業界で既知 の型式のインゼクターである。
本発明の新規な反応性成分射出弁は、しかしながら、混練室に、インシアネート を供給するように用いることができる。インシアネートは、インシアネート供給 導管31によって、射出弁3に供給され、そして導管30を介してインシアネー ト供給源に戻される。計量ポンプ、貯蔵タンク、加熱手段およびその関連装*< 図示せず)等によって、当該インシアネート供給装置に残シの部分が、当業者に よっては全く明らかなように構成される。
反応射出弁1は、本体999と組立体2000とに配置された混練室に対して第 1ポリオール反応性成分を供給する一方、1つの供給導管11と、2つの戻シ導 管12および13を有する。導管12は、射出弁に対する外部流路を介した再循 環が行われる時に、再循環するポリオールを、ポリオール供給源に戻す。導管1 3は、射出弁に対する内部流路を介した再循環が行われる時に、再循環するポリ オールを、ポリオール供給源に戻す。計量ポンプ、貯蔵タンク、加熱手段および その関連装置(図示せず)等によって、ポリオール供給装置の残シの部分が、当 業者にとっては全く明らかなように、構成される。
反応性成分射出弁2#′i、本体999と組立体2000とに配置された混練室 に対して、第2ポリオール反応性成分を供給する一方、供給導管21と、2つの 戻り導管22および23を有する。導管22Fi、射出弁に対して外部流路を介 して再循環が行われる時に、再循環するポリオールを、ポリオール供給源に戻す 。導管23は、射出弁に対して内部流路を介して再循環が行われる時に、再循環 するポリオールを、ポリオール供給源に戻す。計量ポンプ、貯蔵タンク、加熱手 段およびその関連装置(図示せず)等によって、第2ポリオール供給装置の残り の部分が、当業者にとっては、全く明らかなように構成される。
混練ヘッド装置の組立は、ボルトを用いることによって行われる。当該ボルトは 、計量組立体2000 (ポルト100)の場合には、本体999の穴にねじ込 まれる。掃除組立体3000は、ポル) 200 (第2図)を用いることによ って、本体999にねじ締め付けされる0轟該ボ′ト200は、組立体のねじ穴 内にねじ込まれる。各ポリオール成分の各反応成分射出弁は、反応性成分室66 0を有する本体部材601に、ポル)101用いて取付けられる。
ポル)10111、本体部材601のねじ穴内にねじ込まれる。
本体部材601は、次いで、混練ヘッド本体999に、ボルト102を用いるこ とによって、ねじ締め付けされる。ボルト102は、該本体999のねじ穴内に ねじ込まれる。
弁1内の油圧導管14および15は、それぞれ、流体の供給導管と戻シ導管とを 形成する。これらの導管は、更に、流体の供給手段、加圧手段、および制御手段 (図示せず)等の既知の手段に接続され、それによって、後で述べる第1ポリオ ール弁内の第1および第2往復動手段が作動化される。弁2内の油圧導管24お よび25は、それぞれ、流体の供給導管および戻り導管を形成し、これらの導管 は、更に、流体の供給手段、加圧手段およびt+御手段(図示せず)等の既知の 手段に接続され、それによって、後で述べる第2ポリオール弁内の第1および第 2往復動手段が作動化される。油圧4管32は、流体の供給導管でおって、第1 または第2区には図示されてないもう一つの戻り導管に沿って、更に、流体の供 給手段、加圧手段お上び側修手段(1示せず)等の既知の手段に接続され、それ によって、インシアネート射出手段が作動化される。
混練ヘッド本体999と、計を組立体2000と、掃除距立体3000と、これ らの各々に含まれる部品との間の相対釣力位置関係は、第2図に例示される。計 量組立体2000は、第1計量プランジャー2010t−有する。この第1計量 プランジヤー2010は、複動ピストン2020と、長尺の軸方向に伸びたプラ ンジャ一本体2030とによって構成される。プランジャ一本体2030は、第 1穴2050 ′内に、密接的に且つ摺動自在に収められる。この第1穴205 0は、長尺の混練室を、部分的に限定し、プランジャ一本体2030が完全に引 込められた際に、該プランジャ一本体2030の端部によって、位置センサー2 003に近接した端部で閉じられておシ、そして出口開口2060において開口 している。複動ピストン2020への流体の供給を規制することによって、流体 圧力が、導管2002を介して、ピストンの面2021に作用し、そしてプラン ジャ一本体2030が、出口開口2060に関して、上向き方向に引込められ、 それによって、ピストン2020から離れた方の端部によって、−口2050が 開口されたままにされる一方、第1穴20500周壁に配置された入口孔500 も同様に開口されたままにされる。ピストン2020が、自己の、最上部の、引 込められた位置にある時にプランジャ一本体2030によって占められていない 穴2050の該当部分は、混線ヘッド装置の混線室を含む。
流体の圧力を、導管2001 を介して、複動ピストン2020の面2020に 加えることによって、プランジャ一本体2030が、自己の引込んだ射出位置か ら、自己の押出された再循環位置に、第2および第3図に例示される通シに、移 動させられる。出口開口2060に向かうプランジャ一本体2030の移動に際 して、プランジャ一本体2030の端部は、混練室内に存在する全ての反応性化 学配合物を排除するように働き、それによって、そうでない場合には、硬化して 射出孔および混線室を塞ぐ材料を掃除する。
プランジャ一本体2030の動きは軸的にのびたバイパスチャンネル2080の 各々を斜出孔500及び穴2050からの出口通路501と一線にならべる(第 3図)。孔500と通路501への入口に共軸的であり、入口は穴の中心線に関 し穴の周囲壁中に軸的に空間となっている。第3図では孔500上に垂直になっ ているが、通路への入口は孔500の下の位置でもよい。
バイパスチャンネル2080は入口孔500と出口通路501のそれぞれの並ん だ対に相当するように与えられ、それ全通して混練室に入シ且つ出る入口孔50 0と出口通路501の各々の間に流体連通が確立される。各代用にプランジャ一 本体2030中に形成された1つのバイパスチャンネル2080があシ、いづれ も同軸の範囲をもち長いフィンガーランド2070で他と分けられている。反応 性成分斜出弁とバイパスチャンネルの間の空間配置によシすべてのチャンネル2 080はすべての孔500と出口通路501と同時に一線になっている。反応性 成分が続けて孔500から射出される場合には孔500からバイパスチャンネル を介して出口通路501への反応性成分の再循環及び混練ヘッド本体999から の再循環が生ずる。プランジャ一本体2030ののびた再循環位置が孔500、 バイパスチャンネル2080及び出口通路501に反応性成分射出弁1及び/又 は2に対し完全に外部的な手段による通路を与える。
必要に応じ、穴2050に対しプランジャ本体2030は通常の機械仕上げで達 成可能な程度に接近しておシ、それによシ高圧反応性成分流が混線室に斜出され るときの及び軸的にのびるバイパスチャンネル2080と出口通路501によっ て与えられる外部通路を通って再循環するときのそれらのもれを防ぐ。
穴2050中のプランジャ一本体の結合及び/又は焼きつけは摩擦減少物質製の スリーブ(図示せず)中のプランジャー表面の実質上すべてを被覆して防ぐこと ができる。プランジャーはこのスリーブを流れから防ぐようにつくられるか又は バイパスチャンネル2080のまわシのグランジャー壁ヲ機械仕上げしてバイパ スチャンネル2080中に圧搾して抗摩擦スリーブを受け入れるためのへこみ部 分をつくシ、それぞれのチャンネルのまわシに周囲連続金属$2071をのこし て、スリーブに必要な構造強度をもたせることができる。
プランジャ一本体2030の外表面はプランジャー中間体の長さを完全に覆い軸 的に下方にのびてバイパスチャンネル2080間にあってそれと両軸的にのびて いる長いフィンガーランド20701形成するリセスでつくられる。
リセスは、チャンネル2080 t−円周的に包囲しプランジャーの自由端でフ ィンガーランド2071中に融合しているフィンガーランド2070 t−残す ようにプランジャ一本体中に圧延される。スリーブは接着等によってこのリセス と固締され、表面を有するプランジャ一本体2030の主要部となる。マタは圧 力下にバイパスチャンネル2080中への流れの抽出をふせぐランド2070. 2071によってリセスを側部で支持する。
スリーブ扛好ましくは重合物質でつくられ、挿入前の穴2050の直径よりはわ ずかに大きいプランジャ一本体の直径を定める。しかし穴2050に挿入したと きは圧縮されて摺動シールを形成する。スリーブの摩擦派少物・質の性質は臨界 性をもつ。ロードアイランド、プリストルとディクソンコーポレーションが商? 、rRULONJで販売している物質がこの目的に適していることが判明した。
この物質は同社の米国特許Re26,08Bと3.652,409に開示されて いる。一般に、それは(a)ポリテトラフルオロエチレン(P T F E )  、(b)ガラス、タルク、マイカ又はケイ酸アルミニウム等のシリケート、及 び(e)モリブデン、銅、鉛、銀等の金属の粒子からなる3成分の均一混合物か らなる複合体である。生成物のいくつかの形についてのさらなる情報が「デザイ ン エンジニアリングマニュアル101」と題するディクソンコーポレーション のカタログにのべられている。均等的に有用な他の材料にはニューヨーフナイア ガラ フォールのカーポランダムカンパニーの商標r E Kanol J ト いうp−オキシベンゾイル反復単位のホモポリマーがある。これはPTFE(ポ リテトラフルオロエチレン)ポリマーとガラス伊維の組合せでおる。
掃除組立体3000は第2図に示すように計量組立体2000と実質上直角に配 される。これは2重作動ピストン3020と長尺の軸的にのびたプランジャ一本 体3030とからなる第2、掃除プランジャー3010 ’に有する。プランジ ャ一本体3030は第2穴3050に摺動的に受入れられ、これは部分的に長尺 の安静化室を限定し、プランジャ一本体3030の端部によって位置センサー3 003に近い端部で閉じ、出口ノズル400の長い穴を構成する開口3060の 出口で開く。
ノズル400は液体フロスの形の反応性化学配合物の混練ヘッドからの出口手段 を有する。溶融重合物体を生ずるヘッドの操作においてノズル400は溶融、液 状70ス上に位置する。
モールドを閉じて加熱し、化学反応を起こさせての生成重合物lXをうる。
二重作動ピストン3020への流体供給の調整を流体圧力をこのピストンの表面 3020に付与しく導管3001 t”介し)て行ない、プランジャ一本体30 0 f:ノズル400に対し内方向に引き込ませることができまた出口開口30 60からはなすことができる。それによシピストン3020からはなれた端部が 障害のない開口3060にのこる。ピストン3020が最も内部にあるときプラ ンジャ一本体3030によって占められていない穴3050のこの部分、つまシ 引き抜かれた部分は混練ヘッドの安静化室を有する。プランジャ一本体2030 と穴2050によって限定された混練室中の成分の高圧混線で生ずる液体反応成 分は出口開口2060 i通シ穴3050の@壁中に流れる。
この流れと穴の壁への衝突及び穴2050から穴3050、出口3060への流 路による直角が乱流を実質上層流にかえる。その結果液体配合物がノズル400 0から変動なくモールド中に注入される。
(導管3002を介して)二重作動ピストン3020の表面3022に流体圧を 付与することによシ、プランジャ一本体3030 ’にその引っ込まれた位置か ら第2及び3図に示すように掃除位置にうつす。開口3060方向外方にプラン ジャ一本体3030 t−動かす際、プランジャ一端が安静化室中の反応性成分 のすべてを動かし出し、安静化室や混練ヘッド出口手段を硬化させたジブロック 化しfcシする組成物を掃除する。
混練サイクル中のプランジャー2010と3010の動きの順序はそれらが十分 に引かれた位置にある両プランジャーからはじまる。反応性成分が穴2050内 の混練室に斜出されそこで高圧で混練されて液体フロスとなる。プランジャ一本 体3030でブロックされていない出口開口2060が液体フロスを混練室から 穴3050中の安静化室に通す。プランジャ一本体2030の動きはピストン2 020の表面2022に流体圧を加えることによってはじまる。
プランジャーを混練室の長さの下流の出口開口2060方向へ動かす。液体配合 物のすべてを出口開口2060を介し安静化室に押し込む。軸的にのびたバイパ スチャンネル2080が同時に全射出孔500とならび、各射出口用の並んだ通 路501の各々と流体連通ヲ本六らす。孔から射出した反応成分を射出弁の外方 の通路を介して再循環する。プランジャ一本体2030が最大程度に達したら、 プランジャ一本体3030の動きをピストン3020の表面3022に流体圧を 加えて開始する。プランジャーを安静化室の長さ方向に沿って出口3060方向 に動かす。残シの液体混合物を出口3060とノズル4000からノズルに近い 環境に出す。通常の使用環境では、モールドに供給される。プランジャ一本体3 030 iピストン3020の表面3021に流体圧を加えて十分に引かれた位 置にもどす。
ピストンが最大に引かれた位置に達したら位置センサー3003が働く。そのセ ンサー情報拡サイクルを行なうためのコントロール手段として用いる。プランジ ャ一本体2030 i引くと孔500とバイパスチャンネル2080と出口通路 5010間の外部再循環路がこわれ、混練室への射出の再構成が必要となる。
孔500.バイパスチャンネル2080と出口通路501間の外部を再循環する 反応成分による再循環圧力の変化は本発明の混線ヘッドでは起らない。通路壁の 構造がこの通路を通る再循環である固有の背圧を生ずる。これらの通路での再循 環圧の調整は適宜の弁や制限部材(通路501の下流)を必要な反応成分ポンプ の上流戻しラインや貯槽に設ければよい。
好ましい態様では混線ヘッドに成分を導入する流体受器5をもつ。たとえばジ− オクチルフタレートが受器5から流体混練物に与えられる。
別の反応又は非反応成分の導入位置は孔900にある。
これは2050と3050の接点の反対出口2060にsbプラグ901で租わ れる。公知のインジェクターを孔900につないでもよく、また本発明の射出手 段を孔につないでもよい。孔900から供給される成分には、たとえば、ポリオ ール、顔色剤、ポリオール中の着色料及び/又は他の添加剤がある。
本発明の好ましい態様の反応成分射出弁は第1図〜第7図に最もよく示されてい る。弁1と2は穴2050に関し配向が逆である以外、構造は同じである。弁1 0機能の記述は弁2にも同様に適用できる。
反応性成分射出弁本体600 Fi本体部材601と往復体602ヲ有する。本 体は互に隣接するように配され、ボルト101.102で前記のように締められ る。ワンピース弁体600ヲ用いることが考えられるが、2成分構造の方が簡単 に合せることができ、正確で且つ混合ヘッド同の射出弁の除去や置きかえを早く 行なうことができる。
射出ノズル手段は射出ノズル部材604と射出ヘッド605からなり、これらは 弁体600の中心軸穴35中に、中子状に、他方中に一方が配されている。ノズ ル部材604は穴35の方に向かって放射状内側に突出して配されているバヨネ ットビン603によって本体部材601内に固締されている。これらのビンはノ ズル部材604内にある開口606に合致する。弁体600を混練ヘッド体99 9に固締すると、ノズル604は入口500と一直線になシ除かれ得なくなる。
しかしポルト102を除くと混練ヘッド体999から弁がとれ容易且つ早急にと シはずせる。射出ノズル部材604はその縦軸について回転させることによって 除かれバヨネットピン603から開口606を解放し、新しいノズル部材をそこ に挿入してそのシーケンスを逆にして固締することができる。
射出ヘッド605は、第1往復動部材620の内側にねじ込みした前方部分とね じによって固締される外側にねじを持つ部分607ヲ有する。ボート608は射 出ヘッド605のネックダウン部608aから放射状内方向に内部穴610(第 4及び5図)へと延びておシ、後者は往復動部材620に向かって逆方向且つ内 方向に延びている。射出ヘッドの更なるネックダウン部分はネックダウン部分6 08mから前方向に延びている。ネックダウン部分608a及び609よシ大き い直径を持ちねじ材み部分607の本体直径にほぼ等しい直径を持つ背部分61 1がネックダウン部分609から外方向に延びている。背部分611の直径は、 ノズル部材604の内部をとおって延びる穴614の直径よシ大きく、ノズル部 材604の後方面612と接して射出ヘッド605のノズル部材604への前方 移動を阻止するための第2ストツプとして作用するようなものである。
多数の放射状に突出しているフィン613が背611から射出ヘッド605のチ ップ615の方向に延びている。これらのフィン613はみぞ616によって分 離されておシ、フィンとみその組合せによって反応性成分の液流が射出ヘッド6 05をこえてとおるときその分散を促進する。かがる分散によシノズル部材60 4とポー) 500をとおシ混練室に射出される成分のスプレーを生ずる。フィ ンは互いに平行関係で軸的に延びているように示しであるが、ラセンその他片巻 きパターンを用いうる。それによって高圧液流のよシ大きな分散が得られる。射 出ヘッド605ののチップ615は実質上切頭円錐形であシロ金部材604の穴 614中の補助的な先端シート部分619に対して着座するよう機械仕上けされ ている。シート部材619に対するチップのかん合は、バルブが閉位含にあると き、ノズル部材604及び孔500t−とおる反応性成分の望ましくない流れを 防ぐに十分なものである必要がある。
O−リング41が混合ヘッド体999 に対するノズル部材604の前面618 を密封する。第2のO−リング42は本体部材601が同様に混線ヘッド体99 9と接している場合に同じ目的でもうけられている。
射出ヘッド605は、前記したように、第1往復動部材620の軸又は縦方向を とおってのびている穴617のねじ込みのある前方部分とねじで係合している。
穴617のねじつき前方部分の直径は再循環スリーブ621の外径よりも大きい 。後者は射出ヘッド605の前の穴に位置し、ロックナツト622によって第1 往復動部材620に固締されている。穴617の内部は穴623を有する再循環 スリーブ621用のシートとなるよう機械仕上けされている。スリーブ中の穴は 実質上切頭円錐形の入口部分624を実質上切頭円錐形の出口部分625ヲ与え る。出口部分625は第2往復動部材650の円錐部分に相補するよう機械仕上 げされ、それによシ往復動部材560と再循環スリーブ621との接触によって 密封がなされる。スリーブ621は本体部分626よシ大きい直径の背部分62 9を有し、この背部分は往復動部材620の穴617にのびる背630によって 保持されている。本体部分626は背の異面631に両軸的に合致している。液 体用の連続通路がそれによシ孔608から穴610と再循環スリーブ621の穴 623に付与される。
第1往復動部材620は弁本体600中の中実軸穴35内に共軸的に配される。
本体部材601内に位置する中実軸′に35の前方部分は第1往復動部材620 の第1外部部分632よりも大きい直径を有する。穴35の前方部分はサブ通路 661を通って反応性成分併給管11と連通している反応性成分室660ヲ有す る。反応性成分室660はノズル部材604、穴614又は孔500と連通して いる永久流体をもたない。それは、中実輸入35の最先部分を通ってノズル部材 604ヲ通る穴614と間欠的に連通しているだけで、且つチップ615がその 表面619と密封的に固締していないときである。反応性成分室660と中実軸 穴35のいづれかの付加的部分との後方の連通は、最外部の〇−リングシール4 3を最内部のステップシール44とから力るーセットのシール43.44の存在 によって防がれる。両シールはボディ部材601中の環状グローブ内にある。最 も好ましくは、このグローブは本体部材6010表面内に本体部材602との接 合部で機械仕上げされている。
第1往復動部材620は第1部分632よシ大きい直径をもちその間に背632 &を形成している。第2部分633は2重作用ピストン部分634より小さい直 径をもつ(第7図)。斜出ノズル604に関し後方に、本体部材602中の中央 転入35の直径が変化し、第1往復動部材620の第1外部部分632とスライ ドして合致する直径から該第2外部部分633とスライドして合致する直径へと 拡大している(第4.5.7図)。よシ小さい直径をもつ第1往復動部材620 の第1部分632の長さは、それが穴35の開口部内にのびてその間に、通路6 71によって戻シ管13に接続している反応性成分再循環室670ヲ与える長さ である。室670は反応性成分室660又は供給管11のいづれとも永久流体連 通はもたす、該室660及び供給管11と間欠的に連通ずるだけである。再循環 孔672 ilt往復動部材620中に放射状に配されておシ、外部部5363 2から部材620の内部g 617への流体連通をもたらす。部材620が中実 軸穴35内に組立てられると、再循環孔672は穴617と再循環室670の間 に流体連通用の手段となる。
一対のシール44と45が第1往復動手段620の部材633の外部表面上にs b、このシールは内部0−リング44mと外部シール45からなる。
第2往復動部材650は第1往復動部材620の内部穴617内に配される。好 ましい態様において、弁の内部再循環路は部材620の内部穴61701部を有 する。しかし、別の態様においては、内部再循環路は第1往復動部材620を通 る内部穴617をもたないようにしうる。その代り、第2往復動部材650が再 循環スリーブ621の下流に位置するように分離した内部再循環路を設けうる。
この部材650は第4及び5図に示すよりに、穴623中の円錐形表面625と 密閉シートをもたらす。
2セツトの周辺シール46.47及び48.49が往復動部材6500本体のま わりにあり、内部0−リングシール46と48と外部シール47と49からなり 、穴617の相補表面とスライドシールによる固締をもたらす(第3及び7図) 。
第2往復動部材650の本体の長さは放射状に配した再循環孔672と液圧孔6 75の間の長さよシは短かい。これらの孔657は部材650の後方向に部材6 20と穴と連通しておシ、孔672 #i部材650の前方向に穴617と連通 している(ノズル部材604に関し)。ビンのはな形のスペーサー拡張部材68 0が第2往復動部材650の後方向に穴617内に配されている。この拡張部材 680は内部0−リングシール50.52と外部ステップクール51.53から なるシール50.51及び52.53を有する。シール50.51と52.53 は穴617の相補表面と部材680とのスライドシールによる固締をもたらす( 第3及び7図)。
第1往復動手段620は第2部分633よシ大きい直径をもつフランジを有する 2重作用ピストン部分634ヲ有する。内部0−リング54と外部シール55か らなるシールは中実軸穴35の相補表面部分700との密封固締をもたらす。ピ ストン部分634は、ノズル部材604の前方向に配位し、た表面635と該ノ ズル部材604から後方に離れて配した表面636とを有する。液圧管14Fi 穴35の表面部分700によってつくられた寅、往復動部材620のピストン部 分634及びボルト101によって本体部材602に固締されているエンドキャ ップ692と連通している(第3図)。液圧管15は通路15mを介して穴35 の表面部分フOO及び部材620のピストン部分634と連通している。
エンドキャップは前方向に突出した環状部分693ヲ有しその外部界面は穴35 の部分700の相補表面とスライド的に固締し、その内部表面は第1往復動部材 620の外部表面633&と固締している(第3及び7図)。0−リング56に よって表面部分700への密封係合がなされる。
内部0−リング57と外部シール環58は部材620の外部表面633&とスラ イド的な密封係合をもたらす。
エンドキャップ692はまた内典にねじをもち調節可能な外側ねじつきストップ 部材695t−受は入れるための後方向に突起を有する環状部分694を有する 。ストップ部材695は内部表面695mをもち、これは部材620の端表面6 37と接し口金部材604からはなれる部材620の最後方の移動を抑制する。
第2の調節可能なストップ部材690は第1ストップ部材695をとおってのび るねじつき穴690aと固締するよう外部にねじをつけられている。
ロックナツト691は、離れたときに、第1ストップ部材695の調節とは別個 に第2ストップ部材690の調ffiを可能とする。これはセットスクリュー6 97とスクリュー697によって拡がシうるスプリットねじ695bによって一 定位置に保たれる。ロックナツト691からはなれた第2ストップ部材690の 端部はスペーサー拡張部材680と接し、これは順次第2往復動部材650と接 し、それによシノズル部材604からはなれる部材620の最後方の移動の制限 とは独立に、ノズル部材621からはなれる部材650の最後方の移動を制限す る。
手による調節を要するねじつきストップ部材690と695が本発明の好ましい 態様で用いられるが、ボーデンの米国特許第4,378,335号、シュミット 等の米国特許第4,464,056号及びシュミット等の米国特許第4、497 .579号に開示されているタイプの調節可能なピストンストップ部材等の公知 のストップ部材や手段690と695の各々に別々にステッパーモーターを適用 する等のステッパーモーターで駆動される調節可能なストップ手段も用いうる。
円筒状ねじ付き調節可能ストツプ手段、調節可能ピストンストップ手段及び/又 はステッパーモーター調節可能ストップ手段の組合せも用いうる。かかる組合せ には第1往復動部材620用の調節可能ピストンストップ手段や第1及び第2往 復動部材620゜650の両方用の第2手段用の円筒状ねじつき関節可能ストッ プ手段も含まれる。
本発明の好ましい態様の第1及び第2往復動部材620゜650の全体の組立は 第7図に示される。これは分愁斜視図の種々のサブ成分を示す。組立において、 第2往復動部材650が第1往復動部材620の穴617の後方開口に挿入され 、次にスペーサー拡張部材680が挿入され、部材650の挿入が穴617の後 方開口から再匠行なわれる。穴617の前方開口中にノズル部材621が置かれ る。部材620の穴617中の受入れ背630に対して背629がおさまるまで 穴に入れられる。斜出ヘッド605は次に穴617のねじつき部分ロックねじつ き部分607上にねじ込まれたロックナツト622中に回転挿入され部材620 中にヘッドを固締する。ボディ部材601が混線ヘッド体999にボルトじめさ れる前にバヨネットピン603上にノズル部材604を固締する。
弁の最終組立は本体部材602ヲ本体部材601にとυつけた後弁体600の穴 700中に組立てた成分を挿入することからなる。調節可能ストップ部材690 と695を予め挿入したエンドキャップ692を次に周囲にあシ第1往復動部材 620の部分633aとスライド的に固締している環状部分を有する本体部材6 02上にと9つける。ボルト101は全体の弁組立体を本体部材601と混練ヘ ッド体999に固締する。
本発明の反応成分斜出弁の操作を反応成分の射出、射出の中断、内部再循環及び 反応性成分の射出の中断及び再開に関し述べる。
第3図は内部再循環段階の反応成分射出弁を示す。射出ヘッド605のチップ5 15はノズル部材604の内部表面619と密封接触しており、それによシ反応 性成分が混練室に斜出されるのを防ぐ。導管14全通して付与される液圧は第1 往復動部材62002重作動ピストン部分634の後方表面636に対して作用 し、部材620をノズル部材604の1出に押し、チップ615と表面619間 の密封的接触を維持する。
反応性成分は導管11を通って室660に入シ、ノズル部材604と孔500ヲ 通って外に出ることはできない。その代シ射出ヘッド605中の孔608ヲ通シ 内部穴610中に。
次に再循環スリーブ621中の穴623に流れる。穴623を通る反応性成分の 圧力はスペーサー拡張部材680と接するまで第2往復動部材650を動かして 穴617にもどす。
これは次に第2調節可能ストップ部材690ヲ接し、部材650が後方に移動す るのをとめる。この動きが部材650の前方円錐状部分と再循環スリーブ621 上の後方に配した円錐状表面625の間に環状通路を開く。塊状通路は絞シ通路 を構成し、その寸法と再循環反応性成分上の絞シ効果は第2ストップ部材690 の位置によってきまる。ストップ部材690は弁中に延びるようにセットされ、 部材650と再循環スリーブ621の間の環状空間が狭いほど絞り効果は大きく 再循環背圧も大きい。
スリーブ621を通って流れて後、反応性成分は再循環孔672を通って穴61 7から出て、再循環室670、通路671及び内部再循環戻し管13を通る。部 材620の部分634の後方表面636の大きな有効面積によシ、反応性成分よ シもごくわずかに大きい圧力下の液圧流の使用が可能となる。それは成分が表面 636よシずつと小さい有効面積を持つ穴617の端表面とロックナツト622 上でのみ作用するからである。
注入を開始するために、液圧を導管14から除き導管15と通路151に適用す る。液圧をそれによシ、流体が孔675を通シ第2往復動部材650のうしろに 位置する穴617の該部分に入るのと同時に部材620のピストン部分634の 前方表面635に適用する。スペーサー拡張部材680のびんのは力のため液圧 が部材650の後部表面上に付与されそれをスリーブ621の方向に押す。部材 620の表面部分634のすつと大きな表面積に付与される力は同時に部材62 0ヲ後方向に引き込ませるべく作用し、斜出ヘッド605のテップ615ヲノズ ル部材604の表面619をもつその所定位置から引き抜く。この開口は直ちに 流入する反応性成分に対する最小抵抗の通路となシノズル部材604と孔500 を通って混練室への流れを開始する。
次にかかる流れはスリーブ621を通しての再循環する反応性成分の残シの流れ を急速に減少し、部材65o(孔675を通っての液流からの)の背後の液圧が スリーブ621の相補シート625に対する円錐状部分を押し、再循環流を止め る。620の後方への動きは表面端637が、更なる後方への移動を止める第1 ストップ部材695の表面695aと接するまで続く。その後反応性成分は導管 11からフィン613間の室66o、スロット616とノズル部材604の穴6 14、チップ615と表面619の間のほぼ円錐状の空間に移動し、そしてノズ ル部材604と孔5ooがら混練室への移動する。
チップ615と表面619の間の長さは第1ストップ部材695できまる。これ はまた環状、絞シ通路を構成する。
ストップ部材695は弁部材中に前方向にセットされ、環状空間が狭いほど流れ 圧は高い。ストップ部材695の変形は流れ圧によって変わる。
循環を完成するために液圧を管15から除き導管14に再度適用する。かくして 部材620のピストン部分634の後方表面636に対して圧力が適用されるこ とになシ、組立体を前方向に駆動し、斜出ヘッド605のチップ615ヲノズル 部材604の表面と密封接触させる。そしてこれが反応性成分のボー) 500 を通っての混線室への斜出上止める。第1往復動部材620の前方への動きがピ ストン部分34の前方表面635前の液圧流を駆動し、流体を通路15mと導管 15全通して押出し、流体排出孔675ヲ開始する。反応性成分がノズル部材6 04を通る流れを止めると、それは再び孔608ヲ通って穴610に穴623を 通って再循環スリーブ621に流れ、再び第2往復動部材650を押して孔67 2、通路671及び導管13への流入を開始する。
それ故2つの往復動部材は後方から前方、前方から後方という繰返しの動きが順 次一定して行ない、各々は2つの位置の各々の間を往復する。つまシ、一方の部 材が前方にあるとき他方は後方にあシ、次に逆になる。つまり不発明の反応性成 分射出弁の第1往復動部材620は流れシャトルを構成し、該弁の第2往復動部 材650は再循環シャトルkm成する。両者はノズル部材及びスリーブ(それぞ れ604と621)と共に作用して反応性成分が射出と内部再循環の状態にある ときにそのための環状絞り流れ通路を与える。
これら絞シ点が互いに近接していることが、流れ態様と再循環態様間での近くか つ保持できる圧力バランスの違M、を可能にする。これは内部再循環から斜出へ の、またその逆の瞬間的な転位をもたらし、高圧衝突混線を介しての21寅度混 練にとって本質的な弁特性をもたらす。
本発明の反応成分弁は液体的に作動して斜出を開始し、同時に液圧的に作動して 内部再循環路を閉じる。ノズル部材604ヲ閉じることによる斜出の中断も液圧 的に作動されるが、内部再循環路の開口は液圧的な介入なしに反応性成分だけの 流れによって作動する。内部再循環路を選んだときだけ液体反応性成分は第1往 復動部材620内の穴617に流れる。弁が射出の状態にあるときは反応性成分 は穴617又は該第1又は第2往復動部材620.650の他のいづれの部分を  通っても流れない。
本発明の特定の態様及び本発明を実施する最善の態様を説明したがもちろん本発 明はこれらに限定されず、その変形は、特に前記開示を考慮して、当業者が行な うことができる。従って本発明の真の精神と範囲内にあるこれら改良の必須の要 素を構成する特徴を含めたかがる変形をも包含することが請求の範囲によって意 図される。
1法昭62−502253 (15) 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 PCT/US 86102029 2発明の名称 高圧混練ヘッドおよび反応性成分射出弁3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 ザ ダウ ケミカル カンパニー昭和62年6月30日 6補正の対象 明細書、請求の範囲の翻訳文及び代理権を証明する書面7、補正の内容 国際調査報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. A.(1)長尺の混練室を限定する第1穴(2050)と、但し、該室は一端に おいて閉じており且つ他端において出口開口(2060)を有する; (2)そこを介して射出によつて、該混線室内に反応性成分を導入させるための 、該穴に通ずる少なくとも1つの入口孔(500)と; (3)該入口孔と軸方向に互いに隔てられた関係で整列し、該第1穴から伸びる 少なくとも1つの出口流路(501)と; (4)長尺の安静化室を限定する第2穴(3050)と、但し、該安静化室は、 該混練室(2050)と連絡しており、該開口の所で該混練室に対してほぼ垂直 に伸び且つ該開口が離れた排出端を有する; を有する混線ヘツド本体(999); B.該第1穴内に摺動自在に収められる第1計量プランジヤー(2010)と、 但し、該第1計量プランジヤーは、自己の引込んだ射出位置と、伸長した再循環 位置との間で該混練室の縦軸に沿つて軸方向に可動に取付けられ、該射出位置に おいて、該反応性成分の混練物が該混練室内に形成され、該再循環位置において 、該プランジヤーが、該出口開口(2060)に隣接する位置まで前進して該室 から該混練物を排除し、該第1計量プランジヤー(2010)は、少なくとも1 つの軸方向に伸びるバイパス流路(2080)を有し、該バイパス流路は、該入 口孔(500)と該出口流路(501)とを、該第1計量プランジヤーが、自己 の再循環位置にあるときに、互いに連絡させ; C.該安静化室内に、密接状態で摺動自在に収められた第2掃除プランジヤー( 3010)と、但し、該第2掃除プランジヤーは、該安静化室の縦軸方向に沿つ て、自己の引込み位置と、伸長した掃除位置との間で、軸方向に往復動可能に取 付けられ、該引込み位置において、該反応性成分の該混練物が、該混練室内の該 出口開口(2060)から該安静化室内に流入し、該掃除位置において、該プラ ンジヤーが、該排出端に隣接する位置まで前進して該安静化室から該混練物を掃 除し;D.該第1計量プランジヤー(2010)を、その再循環位置と射出位置 との間で、往復動的に且つ選択的に動かす、第1原動手段と; E.該第2掃除プランジヤー(3010)を、その引込み位置と掃除位置との間 で、往復動的に且つ選択的に動かす、第2原動手段と;および F.該入口孔を介して、該混練室内に反応性成分を射出するための、少なくとも 1つの反応性成分射出弁と;を有することを特徴とする反応射出成形又は強化反 応射出成形方法用の反応性成分混練用高圧混線ヘツド。 2.該射出ノズルと該往復動部材(520)が共軸的に配置されており、そして 該第1往復動部材が該射出ノズルに対して液圧的に位置付けられている請求の範 囲第1項記載の混練ヘツド。 3.該射出ノズル、該第1往復動部材及び該第2往復動部材が共軸的に配置され ており、そして再循環が射出に続いて実施された時に再循環反応成分の流れによ つて該第2往復動部材が位置ぎめされ、液圧的に再循環を終り射出を再開する位 置にされる請求の範囲第1項記載の混練ヘツド。 4.該第1往復動部材(620)の通路中に配置された第1の調節可能なストツ プ部材(695b)を有し、該第1往復動部材の該ノズルに対する少なくとも1 の開放位置をそれとの該往復動部材の接触によつて設定する請求の範囲第1項、 第2項又は第3項に記載の混練ヘツド。 5.該射出弁が、 (1)弁本体(600); (2)該本体内に配置された射出ノズル;(3)該ノズルと断続的流体連通を有 する、該本体中に配置されている反応性成分供給通路; (4)該本体の該反応性成分供給通路内に配置され、該ノズルを選択的に開放、 部分開放又は閉止させる位置をとり得て、それによつて該供給流路を通り且つ該 供給流路への及びそこを通つて該ノズル中へ及びそこを通つての反応性成分の流 れを変え、それで該成分の流出圧力がセツトできる第1往復動部材(620); (5)該供給流路と断続的流体連通を有する、該本体中に配置された反応性成分 再循環流路; (6)該本体の該再循環流路中に配置され、該流路を選択的に開放、部分開放又 は閉止させる位置をとり得て、それによつて該流路を通る反応性成分の流れを変 え、それで該成分の再循環圧力がセツト出来且つ再循環が該弁に内部的に実施さ れる第2往復動部材(650);を有する請求の範囲第1項乃至第4項のいずれ かに記載の混線ヘツド。 6.該射出弁が該第2往復動部材の通路内に配置された第2の調節可能なストツ ブ部材を有し、該第2往復動部材の該再循環流路に対する少なくとも1の開放位 置が該往復動部材のそれとの接触によつて設定できる請求の範囲第5項記載の混 線ヘツド。 7.該射出弁が該第2往復動部材の上流に配置された該再循環流路内のオリフイ ス部材を有し、而して該オリフイス部材と該第2往復動部材は組合されて該流路 中を再循環する反応性成分用のスロツトル手段を形成し、該オリフイス部材と該 第2往復動部材の分離がスロツトルの度合いを設定する請求の範囲第5項又は第 6項に記載の混練ヘツド。 8.共軸的に配置された該射出弁の該第1及び第2往復動部材がシヤツトル弁で ある請求の範囲第5項、第6項又は第7項に記載の混線ヘツド。 9.該第1往復動部材がそれを貫通する縦穴(617)を有し、而して該第2往 復動部材が該穴中に配置されている請求の範囲第5項乃至8項のいずれか1項に 記載の混線ヘツド。 10.該第1及び第2往復動部材が該ノズルに向つて配置された切頭円錐面を実 質上有している請求の範囲第5項乃至第9項のいずれか1項に記載の混線ヘツド 。 11.a.弁本体(600); b.該本体に配置された射出ノズル; c.該ノズルと断続的流体連通を有する、該本体に配置された反応性成分供給流 路; d.該反応性成分供給流路中に配置されており、該ノズルを選択的に開放、部分 的に開放又は閉止する位置をとり得て、それによつて該供給流路を通り、該ノズ ル中への及びノズルを通しての反応性成分の流れを変え、それで該反応性成分の 流出圧力がセツト出来る第1往復動部材; e.該供給流路と断続的流体連通を有する、該本体に配置された反応性成分再循 環流路; f.該本体の該再循環流路内に配置されており、該再循環流路を選択的に開放、 部分的に開放又は閉止し得て、それによつて該流路を通る反応性成分の流れを変 え、そして該成分の再循環圧力が設定でき且つ該弁への再循環が内部的に実施さ れる第2の往復動部材; を有することを特徴とする反応射出成形又は強化反応射出成形方法用の反応性成 分高圧力混練用の反応成分射出弁。 12.該射出ノズル及び該第1往復動部材が共軸的に配置され且つ(A)である 請求の範囲第11項に記載の射出弁。 13.該射出ノズル、第1往復動部材及び該第2往復動部材が共軸的に配置され 、且つ(B)である請求の範囲第11項記載の射出弁。 14.該第1往復動部材の通路中に配置された第1の調節可能なストツプ部材を 有し、該第1往復動部材の該ノズルに対する少なくとも1の開放位置をそれとの 該往復動部材の接触によつて設定する請求の範囲第11項、第12項又は第13 項に記載の射出弁。 15.該第2往復動部材の通路内に配置された第2の調節可能なストツプ部材を 有し、該第2往復動部材の該再循環流路に対する少なくとも1の開放位置が該往 復動部材のそれとの接触によつて設定できる請求の範囲第11項乃至第14項の いずれか1項に記載の射出弁。 16.該第2往復動部材の上流に配置された、該再循環流路内のオリフイス部材 を有し、而して該オリフイス部材と該第2往復動部材は組合さつて該流路中を再 循環する反応性成分用のスロツトル手段を形成し、該オリフイス部材と該第2往 復動部材の分離がスロツトルの度合いを設定する請求の範囲第11項乃至第15 項のいずれか1項に記載の射出弁。 17.該第1及び第2往復動部材が共軸的に配置されたシヤツトル弁である請求 の範囲第11項乃至第16項のいずれか1項に記載の射出弁。 18.該第1往復動部材がそれを貫通する縦穴を有し、而して該第2往復動部材 が該穴内に配置されている請求の範囲第11項乃至第17項のいずれか1項に記 載の射出弁。 19.該第1及び第2往復動部材が該ノズルに向いた切頭円錐面を実質上有して いる請求の範囲第11項乃至第18項のいずれか1項に記載の射出弁。
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