(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
易流動性反応混合物からフィラーを含む成形品を製造する方法であって、
（ａ）（１）第１反応成分、および
（２）少なくとも２つの部分に分割され、その少なくとも２つの部分のうち少なくとも１つにフィラーが仕込まれている第２反応成分
を含んで成る少なくとも２種の易流動性化学反応成分を、第２成分の部分の混合比を調節して成形品中のフィラー含量を変えることができるように混合すること、
（ｂ）易流動性反応混合物を型の中に導入すること、
（ｃ）型内で反応混合物の反応を終了させること、および
（ｄ）型から成形品を取り出すこと
を含んで成る方法。
【請求項２】
少なくとも２種の易流動性化学反応成分から構成される易流動性反応混合物からフィラーを含む成形品を製造する装置であって、
（ａ）第１易流動性化学反応成分用の第１貯槽、
（ｂ）フィラーを仕込んだ第２易流動性化学反応成分の第１部分用の第２貯槽、
（ｃ）第２易流動性化学反応成分の第２部分用の第３貯槽、
（ｄ）第１貯槽からの第１易流動性化学反応成分の流れを制御する計量供給装置、
（ｅ）第２貯槽からの第２易流動性化学反応成分の第１部分の流れを制御する計量供給装置、
（ｆ）第３貯槽からの第２易流動性化学反応成分の第２部分の流れを制御する計量供給装置、
（ｇ）計量供給される易流動性反応混合物成分を受け入れる混合装置、および
（ｈ）混合装置から反応混合物を受け入れる型
を含んで成り、
完成した成形品中のフィラー含量は、第２易流動性化学反応成分の第１部分および第２部分の混合比を調節することによって調節されることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、易流動性（または流動性）反応混合物からフィラー（または充填材もしくは充填剤）を含む成形部品または成形物品（これらを総称して、「成形品」とも呼ぶ。）を製造する方法および装置に関する。本発明の方法（またはプロセス）において、少なくとも１種がフィラーを含む２種の易流動性化学反応成分を混合により反応させる。易流動性反応混合物を型（またはモールドもしくは金型、ｍｏｌｄ）の中へ導入し、そこで反応を終了させる。その後、成形物品または部品をモールドから取り出す。
【０００２】
【従来技術】
一般に、ポリオールおよびイソシアネートを混合および反応させることによってフィラーを含むポリウレタンの成形品を製造することは知られており、ポリオールおよびイソシアネートの少なくとも一方がフィラーを含み、得られる反応混合物をモールドの中へ導入し、硬化させて、その後モールドから取り出している。
【０００３】
かかるプロセス（または方法）に用いる化学反応成分の例としてはイソシアネートおよびポリオールが含まれる。好ましいフィラーには、ガラス繊維（またはグラスファイバー）、炭素繊維（またはカーボンファイバー）、ならびに例えばジュートおよび麻繊維のような天然繊維等の繊維（またはファイバー）が含まれる。しかしながら、粒状および粉状の材料、例えばリサイクルされるもの、メラミン（またはメラミン樹脂）およびチョーク（または白墨）等も使用してよい。
【０００４】
現在、かかる成形品は比較的大きい設備（または施設もしくはプラント）で通常製造される。攪拌機を有する貯槽からのラインは、例えばいわゆる多点計量システムで各ケースの１つのモールドに割り当てられている混合装置に計量供給装置を介してつながる。かかるモールドの１または２つは固定モールドの支持体上に配置され得る。
【０００５】
しばしば、同じ設備にて、異なるフィラー含量を有する同一形状または異なる形状の成形物品または成形部品を製造する必要がある。この目的のために、対応する量の１種の反応成分およびフィラーのバッチ（または１回分）を貯槽にて調製する。
【０００６】
１つのシリーズの成形品から異なるフィラー含量の別のシリーズの成形品に変更する場合は、反応成分の新しいバッチを調製する必要があり、また、前のフィラーを含む反応成分を除去するために設備を清掃する必要がある。このことは、材料を損失すること、および変更に要する時間により製造時間が無駄になることを意味する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、フィラーを含む成形品を製造する間、可能ならば材料を損失することなく、異なるフィラー含量の反応混合物へより迅速に変更できるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題および当業者にとっては容易に判る他の課題は、少なくとも１種の反応成分を少なくとも２つのパート（または部分）に分け、そして、それらのパートの少なくとも１つにフィラーを仕込む（または供給するもしくは投入する）ことにより達成される。また、反応成分のパートの混合比を調節することは、完成した成形品中のフィラー含量を調節することである。
【０００９】
本発明のプロセスまたは方法にて、反応成分の少なくとも１種が２つの部分（またはパート）に分けられる。それらの１つの部分はフィラーを含み、他の部分はフィラーを含まない。このような部分の混合比（または混合割合）を調節することにより、製造プロセス（または製造方法）を大きく乱すことなく、完成した成形品中のフィラー含量を変えることができる。
【００１０】
その結果、フィラーを含む部分に供給されるフィラーを含まない部分の割合（またはフィラーを含む部分に対する供給されるフィラーを含まない部分の割合）を変えることによって、また別法では、フィラーを含む第２部分に供給されるフィラーを含む第１部分の割合（またはフィラーを含む第２部分に対する供給されるフィラーを含む第１部分の割合）を変えることによって、ポリオール−ポリイソシアネートの配合比を保持しながら、簡単な切り換えによって異なるフィラー含量を有する反応混合物への変更が実施可能となる。
【００１１】
本発明のプロセスの方法（または本発明のプロセス）においてフィラー含量を変える間、化学組成、例えば相互に対する反応成分の量的な割合は一定に保たれる。一種のフィラーを含む成分の部分のみを使用できる場合には、フィラー含量を全て有り得る最大の含量に調節できるように、それを完成成形品において予想される最大フィラー含量に少なくとも対応させる必要がある。成分の複数の部分にフィラーを仕込む場合、フィラーの仕込量が異なっている必要がある。成形品中のフィラーを所望含量に調節するために、１つの部分は高含量のフィラーを有し、他の部分は低含量のフィラーを有する必要がある。
【００１２】
本発明の方法の１つの態様において、異なる量のフィラーが仕込まれた同じ種類の反応成分の少なくとも２つの部分を処理のために利用できるようにする、または処理する。従って、本発明の方法を実施するために利用できるようにする、または２つの部分を用いて実施する。
【００１３】
また、２種の反応成分のそれぞれのフィラーを含まない１つの部分およびフィラーを含む１つの部分を処理するのに利用できるようにする、または処理することが可能である。従って、本発明の方法を実施するために利用してもよい、または２つの部分を用いて実施してもよい。
【００１４】
また、少なくとも１種の反応成分を３つ以上の部分に分けてもよく、その少なくとも２つの部分にフィラーを仕込んでよいことは明白である。しかし、このことは、概して必要ではないが、多くの装置が必要となる。
【００１５】
フィラーとして繊維を用いることが好ましい。適当な繊維材料の例としては、ガラス繊維等の鉱物繊維；ポリアミド系繊維等の合成繊維；およびジュートまたは麻繊維等の天然繊維が含まれる。
【００１６】
また、適当なフィラーには、リサイクルされる製品等の粒状形態またはメラミンもしくはチョーク等の粉状形態の一般的なフィラーが含まれる。
【００１７】
本発明に基づいて易流動性反応混合物からフィラーを含む成形品を製造する装置は、易流動性化学反応成分用の少なくとも２つの貯槽であって、その少なくとも１つにフィラーが仕込まれることを基本とする。貯槽は、一般に計量供給装置（ｍｅｔｅｒｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ、または計量装置もしくは供給装置）によって、モールドにつながっている少なくとも１つの混合装置に接続されている。
【００１８】
少なくとも１種の反応成分用として少なくとも２つの貯槽を設ける。この反応成分の２つの部分のうち少なくとも１つにフィラーを仕込む。これらの２つの貯槽と混合装置との間に調節可能な計量供給装置を配置する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１および図２には、本発明に従って、イソシアネート反応成分およびポリオール反応成分からフィラーを含むポリウレタンの成形品を製造するのに適当な装置を模式的に示す。図１には適当な装置の第１の態様を示し、図２には装置の第２の態様を示し、および図３には混合装置の上面図および場合によってフィラーを仕込んだ反応成分用の混合装置につながるラインを示す。
【００２０】
図１において、ライン４は攪拌機１を設けたフィラーを含まないイソシアネート用の貯槽２からピストン型の計量供給装置（計量装置または供給装置）３につながり、最終的に混合装置５につながる。ライン８は、攪拌機６を設けた高含量でフィラーを仕込んだポリオール用の貯槽７からピストン型の計量供給装置９を介して混合装置５につながる。ライン１２は、攪拌機１０を設けた、より低い含量でフィラーを仕込んだポリオール用の貯槽１１からピストン型の計量供給装置１３を介して混合装置５につながる。混合装置５は成形品１５が中に示されているモールド１４に最終的につながる。説明した装置を実質的に変えることなく、別法では貯槽１１を純粋なポリオールで満たしてもよく、貯槽７に含まれるポリオールには、製造される成形品１５に対して予想される最大フィラー含量が少なくとも仕込まれる。
【００２１】
図２において、ライン２４は、攪拌機２１を設けた、フィラーを含まないイソシアネート用の貯槽２２からピストン型の計量供給装置２３を介して最終的に混合装置２５につながる。ライン２８は、攪拌機２６を設けた、低含量でフィラーを仕込んだイソシアネート用の貯槽２７からピストン型の計量供給装置２９を介して混合装置２５につながる。ライン３２は、攪拌機３０を設けた、フィラーを含まないポリオール用の貯槽３１からピストン型の計量供給装置３３を介して混合装置２５につながる。最後に、ライン３６は、攪拌機３４を設けた高含量でフィラーを仕込んだポリオール用の貯槽３５からピストン型の計量供給装置３７を介して混合装置２５につながる。混合装置２５は成形品３９が中に示されているモールド３８に最終的につながる。この態様においても、装置の構成を実質的に変えることなく、実施する方法に応じて異なる方式で貯槽２２、２７、３１および３５を満たすことができる。
【００２２】
図３において、ポリオールから成る反応成分のフィラーを含むパート（または部分）に用いる２つの供給ライン４１、４２は混合装置４３につながる。これらの供給ライン４１、４２は分岐ライン４４から供給され、最終的にちょうど正反対の向きで混合装置４３につながる。これらに対して９０°で、フィラーを含まないポリオール用供給ライン４５およびフィラーを含まないイソシアネート用供給ライン４６が相互に反対方向にて終端する（または混合装置につながる）。選択される運転モードに応じ、供給ライン４１、４２、４５、４６を介して異なる方式で混合装置４３に供給できることは明白である。１つの変更のみを例示するものとして、例えば、同じ反応成分のフィラーを含む２つの部分だけを供給ライン４１および４２を介して相互に反対方向から導入でき、他方、他の２つの供給ライン４５および４６にフィラーを含まない他の反応成分を供給する。特に良好な混合を達成するには、反対方向にある供給ラインの流れのエネルギーが同じオーダーである場合が有利となる。
【００２３】
成形品を製造する間、混合装置において生成するイソシアネート−ポリオール−フィラーの混合物は常に必要な割合であることを満たす必要がある。つまり、モールド中において個々の成分の量的な割合が絶対的に適正であるのみならず、相互に対する個々の体積流量の割合も同様に常時満足する必要がある。
【００２４】
また、次に述べる運転モードは本発明の装置を用いて実施できる。
【００２５】
【実施例】
実施例１
図１に示す装置を用いて繊維形態のガラスをフィラーとして含むポリウレタンの成形品を製造した。反応成分はイソシアネート、ならびにポリオールおよびガラスであった。全体積は３０００ｃｍ３であった。完成成形品中のガラス含量は１４重量％であった。２種の反応成分を１００：１７０．９の質量比で供給した。ポリオール成分をフィラーを含まないパートとフィラーを含むパートとに分けた。フィラーを含む反応成分中のポリオールとガラスとの質量比は１００：８０であった。反応成分の密度はポリオールが１．０２ｋｇ／ｌ、イソシアネートが１．１２ｋｇ／ｌおよびガラスが２．５６ｋｇ／ｌであった。それより、フィラーを含むポリオールの密度は１．３９２ｋｇ／ｌと計算できる。０．８秒の計量供給時間または充填時間を選択すると、次の体積流量となる：
【００２６】
【表１】
イソシアネート：                ２１３６．５ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含むポリオール：      ９９７．８ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含まないポリオール:   ６１５．７ｃｍ３／ｓｅｃ
【００２７】
その後、成形品中のガラス繊維の含量を２２重量％に増加させるために、同じ成形品体積を維持しながら製造を変更した。この場合においても、反応成分を１００：１７０．９の質量比で供給する必要がある。フィラーを含む成分中のポリオールとガラスとの質量比を同様に１００：８０に維持した。同じ０．８秒の計量供給時間または充填時間および完成成形品中のガラス含量の２２重量％を用いて、次の体積流量が計算される：
【００２８】
【表２】
イソシアネート：               ２０４０．３ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含むポリオール：     １６５１．０ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含まないポリオール:  ５８．７ｃｍ３／ｓｅｃ
【００２９】
実施例２
図１に示す装置を用いて繊維形態のガラスをフィラーとして含むポリウレタンの成形品を製造した。反応成分をイソシアネート、ポリオールおよびガラスとした。全体積は３０００ｃｍ３であった。完成成形品中のガラス含量は１４重量％であった。２種の反応成分を１００：１７０．９の質量比で供給した。ポリオール成分を、ポリオールとガラスとの質量比が１００：４０のフィラーが少ないパートと、ポリオールとガラスとの質量比が１００：８０のフィラーが多いパートとに分けた。純粋な反応成分の密度はポリオールが１．０２ｋｇ／ｌ、イソシアネートが１．１２ｋｇ／ｌおよびガラスが２．５６ｋｇ／ｌであった。フィラーが少ないポリオールおよびフィラーが多いポリオールの密度はそれぞれ１．２３２ｋｇ／ｌ、および１．３９２ｋｇ／ｌであった。０．８秒の計量供給時間または充填時間を選択すると、次の体積流量が計算される：
【００３０】
【表３】
イソシアネート：             ２１３６．５ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーが多いポリオール：   １８５．８ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーが少ないポリオール:  １４２７．７ｃｍ３／ｓｅｃ
【００３１】
他の条件を同じとし、成形品中のガラス含量を２２重量％に増加させる場合、次の体積流量が計算される：
【００３２】
【表４】
イソシアネート：             ２０４０．３ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーが多いポリオール：   １５７３．６ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーが少ないポリオール:  １３６．０ｃｍ３／ｓｅｃ
【００３３】
実施例３
図１に示す装置を用いて繊維形態のガラスをフィラーとして含むポリウレタンの成形品を製造した。反応成分をイソシアネート、ポリオールおよびガラスとした。全体積は３０００ｃｍ３であった。完成成形品中のガラス含量は３０重量％であった。２種の反応成分を１００：１７０．９の質量比で供給した。ポリオール成分をフィラーを含まないパートとフィラーを含むパートとに分けた。フィラーを含む反応成分中のポリオールとガラスとの質量比を１００：８０とした。また、イソシアネートもフィラーを含むものとした。イソシアネートとガラスとの質量比を１００：６０とした。純粋な反応成分の密度はポリオールが１．０２ｋｇ／ｌ、イソシアネートが１．１２ｋｇ／ｌおよびガラスが２．５６ｋｇ／ｌであった。それより、フィラーを含むポリオールの密度は１．３９２ｋｇ／ｌと計算できる。フィラーを含むイソシアネートの密度は１．４１９ｋｇ／ｌと計算できる。０．８秒の計量供給時間または充填時間を選択すると、次の体積流量が得られる：
【００３４】
【表５】
フィラーを含むイソシアネート：  ２４４１．０ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含むポリオール：      ２７７．５ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含まないポリオール:   １０３１．６ｃｍ３／ｓｅｃ
【００３５】
他の条件を同じとし、完成成形品中のガラス含量を３８重量％に増加させる場合、次の体積流量を設定する必要がある：
【００３６】
【表６】
フィラーを含むイソシアネート：  ２２９０．１ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含むポリオール：      １２１９．６ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含まないポリオール:   ２４０．４ｃｍ３／ｓｅｃ
【００３７】
実施例４
図２に示す装置を用いて繊維形態のガラスをフィラーとして含むポリウレタンの成形品を製造した。反応成分をイソシアネート、ポリオールおよびガラスとした。全体積は３０００ｃｍ３であった。完成成形品中のガラス含量は３０重量％であった。２種の反応成分を１００：１７０．９の質量比で供給した。ポリオール成分をフィラーを含まないパートとフィラーを含むパートとに分けた。フィラーを含む反応成分中のポリオールとガラスとの質量比を１００：８０とした。イソシアネート成分も同様にフィラーを含まないパートとフィラーを含むパートとに分けた。フィラーを含むパート中のイソシアネートとガラスとの質量比を１００：６０とした。純粋な反応成分の密度はポリオールが１．０２ｋｇ／ｌ、イソシアネートが１．１２ｋｇ／ｌおよびガラスが２．５６ｋｇ／ｌであった。それより、フィラーを含むポリオールの密度は１．３９２ｋｇ／ｌと計算できる。フィラーを含むイソシアネートの密度は１．４９３ｋｇ／ｌと計算できる。０．８秒の計量供給時間または充填時間を選択すると、次の体積流量が得られる：
【００３８】
【表７】
フィラーを含むイソシアネート：      １９５８．０ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含まないイソシアネート：  ４８３．４ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含むポリオール:           ２７７．５ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含まないポリオール:       １０３１．６ｃｍ３／ｓｅｃ
【００３９】
他の条件を同じとし、完成成形品中のガラス含量を３８重量％に増加させる場合、次の体積流量を設定する必要がある：
【００４０】
【表８】
フィラーを含むイソシアネート：      １８３７．０ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含まないイソシアネート：  ４５３．５ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含むポリオール:           １２１９．６ｃｍ３／ｓｅｃ
フィラーを含まないポリオール:       ２４０．４ｃｍ３／ｓｅｃ
【００４１】
例示のために本発明を先に詳細に説明しているが、これは単にかかる目的のためのみに詳細に説明したものであり、特許請求の範囲に限定され得ることを除き、本発明の概念および範囲から逸脱することなく、発明の変更が当業者により為され得るものであると理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明のプロセスを実施するのに適当な装置を示しており、そこでは化学反応成分の１種のみをフィラーを含む１つの部分とフィラーを含まない他の部分との２つの部分に分割する。
【図２】  図２は、本発明のプロセスを実施するのに適当な装置を示しており、そこでは双方の化学反応成分をフィラーを含む各成分の１つの部分とフィラーを含まない他の部分との２つの部分に分ける。
【図３】  図３は、図２に示す装置において混合装置に流入する流れを模式的に示したものである。
【符号の説明】
１…攪拌機、２…貯槽、３…計量供給装置、４…ライン、５…混合装置、６…攪拌機、７…貯槽、８…ライン、９…計量供給装置、１０…攪拌機、１１…貯槽、１２…ライン、１３…計量供給装置、１４…型、１５…成形品、２１…攪拌機、２２…貯槽、２３…計量供給装置、２４…ライン、２５…混合装置、２６…攪拌機、２７…貯槽、２８…ライン、２９…計量供給装置、３０…攪拌機、３１…貯槽、３２…ライン、３３…計量供給装置、３４…攪拌機、３５…貯槽、３６…ライン、３７…計量供給装置、３８…型、３９…成形品、４１…供給ライン、４２…供給ライン、４３…混合装置、４４…分岐ライン、４５…供給ライン、４６…供給ライン
【図１】
0003706063.tif 000002
【図２】
0003706063.tif 000003
【図３】
0003706063.tif 000004