(57)【要約】【課題】  高粘度の粘性材料を、短時間で均一に撹拌することができる粘性材料の撹拌方法および撹拌装置を提供する。【解決手段】  粘性材料の撹拌方法は、液状の樹脂原料と固体状のフィラーとを含む粘性材料を、変形可能な袋状容器に収容する収容工程と、該袋状容器を繰り返し変形させることにより、収容された該粘性材料を撹拌する撹拌工程と、を有する。粘性材料の撹拌装置１は、液状の樹脂原料と固体状のフィラーとを含む粘性材料Ｓを収容する変形可能な袋状容器１０と、袋状容器１０の開口部を係止する係止部材９１と、袋状容器１０を繰り返し変形させる変形付与部材２と、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の樹脂原料と固体状のフィラーとを含む粘性材料の撹拌方法であって、
該粘性材料を、変形可能な袋状容器に収容する収容工程と、
該袋状容器を繰り返し変形させることにより、収容された該粘性材料を撹拌する撹拌工程と、
を有することを特徴とする粘性材料の撹拌方法。
【請求項２】
前記袋状容器は、弾性変形可能である請求項１に記載の粘性材料の撹拌方法。
【請求項３】
前記袋状容器は、エラストマー製である請求項１または請求項２に記載の粘性材料の撹拌方法。
【請求項４】
前記樹脂原料は、発泡樹脂原料である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の粘性材料の撹拌方法。
【請求項５】
前記発泡樹脂原料は、発泡ウレタン樹脂原料である請求項４に記載の粘性材料の撹拌方法。
【請求項６】
撹拌前の前記粘性材料における前記発泡樹脂原料と前記フィラーとの配合比率は、体積比で１：０．２〜２．０である請求項４または請求項５に記載の粘性材料の撹拌方法。
【請求項７】
前記フィラーは、磁性粒子を含む請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の粘性材料の撹拌方法。
【請求項８】
前記フィラーは、熱伝導性粒子を含む請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の粘性材料の撹拌方法。
【請求項９】
液状の樹脂原料と固体状のフィラーとを含む粘性材料を撹拌するための撹拌装置であって、
該粘性材料を収容する変形可能な袋状容器と、
該袋状容器の開口部を係止する係止部材と、
該袋状容器を繰り返し変形させる変形付与部材と、
を備え、
該変形付与部材により該袋状容器を繰り返し変形させることにより、収容された該粘性材料を撹拌することを特徴とする粘性材料の撹拌装置。
【請求項１０】
前記変形付与部材は、
前記袋状容器の底部を支持する支持部材と、
該支持部材に連結され該支持部材を往復動させる駆動部材と、を備え、
該支持部材の往復動により該袋状容器を繰り返し伸縮変形させて、該粘性材料を撹拌する請求項９に記載の粘性材料の撹拌装置。
【請求項１１】
前記支持部材は、前記袋状容器の底部に当接するロッドを有する請求項１０に記載の粘性材料の撹拌装置。
【請求項１２】
前記ロッドは、前記支持部材の往復動方向と垂直方向の面内において回転可能である請求項１１に記載の粘性材料の撹拌装置。
【請求項１３】
さらに、前記袋状容器の前記開口部に近い部位を挟持するチャック部を備える請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載の粘性材料の撹拌装置。
【請求項１４】
前記袋状容器は、弾性変形可能である請求項９ないし請求項１３のいずれかに記載の粘性材料の撹拌装置。
【請求項１５】
前記袋状容器は、エラストマー製である請求項９ないし請求項１４のいずれかに記載の粘性材料の撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状の樹脂原料と固体状のフィラーとを含む粘性材料を撹拌するための撹拌方法および撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウレタン発泡成形体は、吸音材や振動吸収材として、自動車、電子機器などの様々な分野で用いられている。ウレタン発泡成形体は、内部に多数のセル（気泡）を有する。このため、ウレタン発泡成形体の熱伝導率は小さい。したがって、発熱を伴うエンジン、モーターなどの周囲に配置した場合、ウレタン発泡成形体に熱が蓄積され、エンジン、モーターなどの温度上昇を招くおそれがある。このような問題を解消するためには、ウレタン発泡成形体の放熱性を向上させる必要がある。例えば、特許文献１、２に開示されたウレタン発泡成形体においては、磁性粒子などの固体状のフィラーを配合して、発泡成形体中に熱の伝達経路を形成することにより、放熱性を向上させている。当該ウレタン発泡成形体は、ポリオール成分およびポリイソシアネート成分などを含む発泡ウレタン樹脂原料と、フィラーと、を混合した混合原料を、磁場中で発泡成形して製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７３１５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２５８３３号公報
【特許文献３】特表２００５−５０９６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発泡ウレタン樹脂原料中にフィラーを分散させるため、混合原料は、発泡ウレタン樹脂原料とフィラーとを容器に投入した後、撹拌羽根で撹拌して調製される。発泡ウレタン樹脂原料は、発泡成形時に膨張して体積が大きくなる。換言すると、発泡成形前の混合原料を調製する段階においては、発泡ウレタン樹脂原料の体積は小さい。このため、発泡ウレタン樹脂原料にフィラーを配合した配合物は、スラリー状を呈し、高い粘度を有する。
【０００５】
このような配合物を撹拌羽根を用いて撹拌する場合、大きなトルクが必要になる。また、撹拌羽根の剪断力により、フィラーが粉砕されるおそれがある。また、滞留などによる撹拌むらが生じやすい。また、混合原料を調製するごとに、撹拌羽根や容器を洗浄する必要がある。このため、洗浄作業の負担が大きい。また、ウレタン発泡成形体を製造するための一連の工程を、自動化しにくい。加えて、洗浄には溶剤を使用するため、環境への影響も問題になる。また、配合物は高粘度であるため、撹拌羽根や容器などに付着しやすい。よって、原料のロスが大きい。また、撹拌後においては、へらなどを用いて容器から混合原料を掻き出さなければならないため、手間がかかる。
【０００６】
混合原料の調製方法としては、ポリオール成分に予めフィラーを添加しておき、それにポリイソシアネート成分を加えて撹拌する、という方法もある。しかしながら、当該方法においては、ポリオール成分がフィラーに染み込んだり、触媒がフィラーに吸着することにより、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応が阻害されるおそれがある。これにより、得られるウレタン発泡成形体の物性が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、高粘度の粘性材料を、短時間で均一に撹拌することができる粘性材料の撹拌方法および撹拌装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記課題を解決するため、本発明の粘性材料の撹拌方法（以下適宜、「本発明の撹拌方法」と称す）は、液状の樹脂原料と固体状のフィラーとを含む粘性材料の撹拌方法であって、該粘性材料を、変形可能な袋状容器に収容する収容工程と、該袋状容器を繰り返し変形させることにより、収容された該粘性材料を撹拌する撹拌工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の撹拌方法においては、粘性材料を収容する容器として、変形可能な袋状容器を使用する。そして、当該袋状容器を繰り返し変形させることにより、収容された粘性材料を揉むようにして混ぜる。これにより、例えば、発泡ウレタン樹脂原料とフィラーとを含む粘性材料の場合、数秒〜数十秒程度の短時間で、撹拌を完了させることができる。すなわち、発泡ウレタン樹脂原料の発泡硬化反応が進行する前に、撹拌を完了させることができる。
【００１０】
本発明の撹拌方法によると、従来使用していた撹拌羽根は必要ない。このため、滞留などによる撹拌むらは生じにくい。また、撹拌羽根の剪断力により、フィラーが粉砕されるおそれもない。さらに、撹拌するごとに、撹拌羽根を洗浄する必要もない。本発明の撹拌方法によると、撹拌終了後は、袋状容器から粘性材料を絞り出せばよい。この際、撹拌作業ごとに袋状容器を取り替えることにより、容器の洗浄の手間を省くことができる。これにより、洗浄作業の負担を大幅に低減することができ、環境への影響も少なくなる。また、樹脂成形品を製造するために必要な、原料の撹拌→成形などの一連の工程を、自動化しやすい。また、粘性材料が袋状容器に残存しにくくなる。よって、原料のロスを、低減することができる。
【００１１】
本発明の撹拌方法において、撹拌対象となる粘性材料は、液状の樹脂原料と固体状のフィラーとを含むものであれば何でもよい。例えば、発泡ウレタン樹脂原料と磁性粒子などのフィラーとを含む高粘性の材料を、用いることができる。ここで、液状の樹脂原料、固体状のフィラーの袋状容器への収容順は、特に限定されない。両者を同時に投入してもよく、別々に投入してもよい。また、樹脂原料は、樹脂成分の他に、触媒、発泡剤、整泡剤、可塑剤、架橋剤、難燃剤、帯電防止剤、減粘剤、安定剤、充填剤、着色剤などを含んでいてもよい。
【００１２】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記袋状容器は、弾性変形可能である構成とする方がよい。
【００１３】
本構成の袋状容器は、除荷された後、元の形状に復元する。このため、袋状容器に、しわや折り目などが生じにくい。よって、袋状容器を繰り返し変形させて、短時間でむら無く撹拌することができる。
【００１４】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記袋状容器は、エラストマー製である構成とする方がよい。
【００１５】
エラストマーには、架橋ゴムおよび熱可塑性エラストマーが含まれる。本構成によると、弾性変形可能な袋状容器を容易に実現することができる。また、エラストマーは、伸縮性に優れる。よって、袋状容器の開口部を伸張させて、粘性材料を容易に収容することができる。袋状容器に好適なエラストマーとしては、天然ゴム、ニトリルゴムの他、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。
【００１６】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記樹脂原料は、発泡樹脂原料である構成とする方がよい。
【００１７】
発泡樹脂原料としては、発泡ウレタン樹脂原料、発泡ポリエチレン樹脂原料、発泡ポリプロピレン樹脂原料などが挙げられる。発泡樹脂原料は、発泡反応の進行と共に硬化する。このため、発泡硬化反応が始まる前に、撹拌を完了させることが望ましい。本発明の撹拌方法によると、袋状容器の変形による揉み混ぜにより、短時間で撹拌を完了させることができる。したがって、発泡樹脂原料を含む粘性材料の撹拌に、好適である。
【００１８】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記発泡樹脂原料は、発泡ウレタン樹脂原料である構成とする方がよい。
【００１９】
本構成によると、上述した発泡ウレタン樹脂原料とフィラーとを含む高粘度の粘性材料を、短時間で均一に撹拌することができる。したがって、撹拌後の粘性材料を発泡成形することにより、フィラーの種類に応じて優れた特性を有するウレタン発泡成形体を製造することができる。
【００２０】
本構成においては、発泡ウレタン樹脂原料のポリオール成分に、予めフィラーを添加しておく必要はない。このため、ポリオール成分がフィラーに染み込んだり、触媒がフィラーに吸着するおそれは小さい。したがって、本構成の撹拌方法で撹拌された粘性材料を用いると、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とが充分反応した、物性の良好なウレタン発泡成形体を製造することができる。
【００２１】
（６）好ましくは、上記（４）または（５）の構成において、撹拌前の前記粘性材料における前記発泡樹脂原料と前記フィラーとの配合比率は、体積比で１：０．２〜２．０である構成とする方がよい。
【００２２】
上述したように、発泡樹脂原料の体積は、発泡反応前において小さく、発泡反応の進行と共に大きくなる。発泡反応前の粘性材料において、発泡樹脂原料とフィラーとの配合比率が体積比で１：０．２〜２．０の場合、粘性材料の粘度は高くなる。例えば、発泡ウレタン樹脂原料と、磁性粒子を含むフィラーと、を体積比で１：０．２〜２．０の範囲で配合した粘性材料から、磁性粒子の配向による放熱性に優れたウレタン発泡成形体を製造することができる。この場合、粘性材料は、スラリー状を呈し、高い粘度を有する。しかしながら、本発明の撹拌方法によると、高粘度の粘性材料であっても、短時間で均一に撹拌することができる。
【００２３】
さらに、粘性材料における発泡ウレタン樹脂原料と、磁性粒子を含むフィラーと、の体積比を１：０．４〜１．５の範囲にすると、放熱性、吸音性、および振動吸収性をバランス良く備えたウレタン発泡成形体を製造することができる。例えば、磁性粒子を含むフィラーの配合比率が０．４より小さくなると、放熱性が徐々に低下する。一方、１．５を超えると、吸音性および振動吸収性が徐々に低下する。
【００２４】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記フィラーは、磁性粒子を含む構成とする方がよい。
【００２５】
磁性粒子としては、鉄、ニッケル、コバルト、ガドリニウム、ステンレス鋼、マグネタイト、マグヘマイト、マンガン亜鉛フェライト、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライトなどの強磁性体、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＦｅＣｌ２、ＭｎＡｓなどの反強磁性体、およびこれらを用いた合金類などが挙げられる。本構成によると、得られた粘性材料を磁場中で成形することにより、互いに連接して配向した磁性粒子を有する樹脂成形品を製造することができる。
【００２６】
また、本構成におけるフィラーは、磁性粒子と他の粒子とを複合化した複合粒子であってもよい。例えば、熱伝導率が大きい熱伝導性粒子と、磁性粒子と、が複合化された複合粒子の場合、製造される樹脂成形品の熱伝導性を、より向上させることができる。熱伝導性粒子としては、黒鉛、炭素繊維などの炭素材料、アルミニウム、金、銀、銅、およびこれらを母材とする合金などが挙げられる。例えば、黒鉛の一種である膨張黒鉛は、鱗片状の黒鉛の層間に、加熱によりガスを発生する物質が挿入されている。膨張黒鉛に熱が加わると、発生したガスにより、層間が広がると共に、熱や化学品に対して安定した層が形成される。このため、膨張黒鉛を含む場合には、樹脂成形品の難燃性が向上する。
【００２７】
（８）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記フィラーは、熱伝導性粒子を含む構成とする方がよい。
【００２８】
熱伝導性粒子は、単独で含まれる態様でも、複合粒子として含まれる態様でもよい。熱伝導性粒子としては、上記（７）において例示したものと同じものを用いればよい。本構成によると、得られた粘性材料を成形することにより、熱伝導性に優れた樹脂成形品を製造することができる。
【００２９】
（９）本発明の粘性材料の撹拌装置（以下適宜、「本発明の撹拌装置」と称す）は、液状の樹脂原料と固体状のフィラーとを含む粘性材料を撹拌するための撹拌装置であって、該粘性材料を収容する変形可能な袋状容器と、該袋状容器の開口部を係止する係止部材と、該袋状容器を繰り返し変形させる変形付与部材と、を備え、該変形付与部材により該袋状容器を繰り返し変形させることにより、収容された該粘性材料を撹拌することを特徴とする。
【００３０】
本発明の撹拌装置は、粘性材料を収容する容器として、変形可能な袋状容器を備える。そして、変形付与部材により当該袋状容器を繰り返し変形させて、収容された粘性材料を揉み混ぜる。これにより、例えば、発泡ウレタン樹脂原料とフィラーとを含む粘性材料の場合、数秒〜数十秒程度の短時間で、撹拌を完了させることができる。すなわち、発泡ウレタン樹脂原料の発泡硬化反応が進行する前に、撹拌を完了させることができる。
【００３１】
本発明の撹拌方法と同様、本発明の撹拌装置によると、撹拌羽根を使用せずに、粘性材料を撹拌することができる。このため、滞留などによる撹拌むらは生じにくい。また、撹拌羽根の剪断力により、フィラーが粉砕されるおそれもない。さらに、撹拌するごとに、撹拌羽根を洗浄する必要もない。本発明の撹拌装置によると、撹拌終了後は、袋状容器から粘性材料を絞り出せばよい。この際、撹拌作業ごとに袋状容器を取り替えることにより、容器の洗浄の手間を省くことができる。これにより、洗浄作業の負担を大幅に低減することができ、環境への影響も少なくなる。また、樹脂成形品を製造するために必要な、原料の撹拌→成形などの一連の工程を、自動化しやすい。また、粘性材料が袋状容器に残存しにくくなる。よって、原料のロスを、低減することができる。
【００３２】
本発明の撹拌装置において、撹拌対象となる粘性材料は、液状の樹脂原料と固体状のフィラーとを含むものであれば何でもよい。例えば、発泡ウレタン樹脂原料と磁性粒子などのフィラーとを含む高粘性の材料を、用いることができる。また、樹脂原料は、樹脂成分の他に、触媒、発泡剤、整泡剤、可塑剤、架橋剤、難燃剤、帯電防止剤、減粘剤、安定剤、充填剤、着色剤などを含んでいてもよい。
【００３３】
（１０）好ましくは、上記（９）の構成において、前記変形付与部材は、前記袋状容器の底部を支持する支持部材と、該支持部材に連結され該支持部材を往復動させる駆動部材と、を備え、該支持部材の往復動により該袋状容器を繰り返し伸縮変形させて、該粘性材料を撹拌する構成とする方がよい。
【００３４】
袋状容器の底部は、支持部材が往復動することにより移動する。一方、袋状容器の開口部は、係止部材により係止され動かない。このため、袋状容器は、支持部材の往復動方向に伸縮するように、変形する。本構成によると、係止部材と支持部材との間で、袋状容器を大きく変形させることができる。これにより、収容された粘性材料を大きく動かすことができ、樹脂原料とフィラーとの撹拌が促進される。
【００３５】
（１１）好ましくは、上記（１０）の構成において、前記支持部材は、前記袋状容器の底部に当接するロッドを有する構成とする方がよい。
【００３６】
本構成によると、袋状容器の底部は、ロッドにより押圧され、波状に変形する。袋状容器の底部内側には、ロッドからの押圧部を挟んで複数の凹部が形成される。支持部材の往復動により袋状容器が伸縮変形すると、収容された粘性材料は、ロッドにより区画された凹部とそれ以外の領域とを移動する。これにより、樹脂原料とフィラーとの撹拌が促進される。
【００３７】
（１２）好ましくは、上記（１１）の構成において、前記ロッドは、前記支持部材の往復動方向と垂直方向の面内において回転可能である構成とする方がよい。
【００３８】
例えば、支持部材が上下方向に往復動する場合、ロッドは水平面内において回転する。ロッドが回転すると、袋状容器の底部の押圧部位が変更される。すると、袋状容器の底部の変形態様（凹部の形成態様）が変化する。これにより、粘性材料が袋状容器の底部に滞留しにくくなり、撹拌むらが抑制される。
【００３９】
（１３）好ましくは、上記（１０）ないし（１２）のいずれかの構成において、さらに、前記袋状容器の前記開口部に近い部位を挟持するチャック部を備える構成とする方がよい。
【００４０】
チャック部により挟持された部位においては、袋状容器の変形が規制される。このため、本構成によると、袋状容器は、主にチャック部と支持部材との間で伸縮変形する。また、チャック部により挟持された部位においては、その分だけ、袋状容器の内側の空間が狭くなる。これにより、袋状容器が伸縮変形を繰り返しても、収容された粘性材料の飛び出しが抑制される。
【００４１】
（１４）好ましくは、上記（９）ないし（１３）のいずれかの構成において、前記袋状容器は、弾性変形可能である構成とする方がよい。
【００４２】
上記（２）の構成と同様に、本構成の袋状容器は、除荷された後、元の形状に復元する。このため、袋状容器に、しわや折り目などが生じにくい。よって、袋状容器を繰り返し変形させて、短時間でむら無く撹拌することができる。
【００４３】
（１５）好ましくは、上記（９）ないし（１４）のいずれかの構成において、前記袋状容器は、エラストマー製である構成とする方がよい。
【００４４】
上記（３）の構成と同様に、本構成によると、弾性変形可能な袋状容器を容易に実現することができる。また、エラストマーは、伸縮性に優れる。よって、袋状容器の開口部を伸張させて、粘性材料を容易に収容することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施形態の撹拌装置の斜視図である。
【図２】同撹拌装置の右側面図である。
【図３】同撹拌装置の動きを示す模式図である。［図３Ａ］に、撹拌第一段階の前面図を示す。［図３Ｂ］に、撹拌第二段階の前面図を示す。［図３Ｃ］に、撹拌第三段階の前面図を示す。［図３Ｄ］に、撹拌第四段階の前面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の粘性材料の撹拌方法の実施の形態、および本発明の粘性材料の撹拌装置の実施の形態を、まとめて説明する。
【００４７】
＜撹拌装置の構成＞
まず、本実施形態の粘性材料の撹拌装置の構成について説明する。図１に、本実施形態の撹拌装置の斜視図を示す。図２に、同撹拌装置の右側面図を示す。図１においては、架台９を透過して示す。また、図１においては、バルーン１０を省略して示す。
【００４８】
図１、図２に示すように、撹拌装置１は、バルーン１０と、変形付与部材２と、架台９と、を備えている。変形付与部材２は、ベース２０と、円板２２と、アーム２３と、被ガイド部材２４と、ガイド部材２５と、回転用モータ収容部２６と、バルーン支持部２７と、上下動用モータＭ１と、回転用モータＭ２と、を備えている。
【００４９】
ベース２０は、右側から見て、Ｌ字板状を呈している。上下動用モータＭ１は、ベース２０の後面に取り付けられている。円板２２は、ベース２０の前側に配置されている。上下動用モータＭ１の回転軸ｍ１は、ベース２０を貫通して、円板２２の径方向中心に接続されている。
【００５０】
ガイド部材２５は、ベース２０の前面に配置されている。ガイド部材２５は、上下方向に延在する角柱状を呈している。被ガイド部材２４は、直方体状を呈している。被ガイド部材２４は、ガイド部材２５に対して、上下方向に移動可能である。また、被ガイド部材２４は、ガイド部材２５に、前側および左右両側に脱落しないように、取り付けられている。
【００５１】
アーム２３は、角柱状を呈している。アーム２３の下端は、円板２２の周縁に、回動可能に取り付けられている。アーム２３の上端は、被ガイド部材２４に、回動可能に取り付けられている。ベース２０、円板２２、アーム２３、被ガイド部材２４、ガイド部材２５、および上下動用モータＭ１は、本発明における駆動部材の概念に含まれる。
【００５２】
回転用モータ収容部２６は、天板２６０と、底板２６１と、四つの支柱２６２と、カラー２６３と、連結片２６４と、を備えている。連結片２６４は、円柱状を呈している。連結片２６４は、被ガイド部材２４の上面に配置されている。底板２６１は、四角形板状を呈している。底板２６１は、連結片２６４の上面に配置されている。天板２６０は、四角形板状を呈している。天板２６０は、所定間隔だけ離間して、底板２６１の上側に配置されている。四つの支柱２６２は、底板２６１と天板２６０との間に介装されている。四つの支柱２６２は、底板２６１（天板２６０）の四隅に配置されている。支柱２６２は、円柱状を呈している。カラー２６３は、円筒状を呈している。カラー２６３は、天板２６０の上面に配置されている。回転用モータＭ２は、底板２６１と天板２６０との間に介装されている。回転用モータＭ２は、四つの支柱２６２に囲まれている。回転用モータＭ２は、バルーン支持部２７を水平面内において回転させる。
【００５３】
バルーン支持部２７は、円板２７０と、三本の押圧ロッド２７１と、を備えている。円板２７０はカラー２６３の上面に配置されている。回転用モータＭ２の回転軸ｍ２は、天板２６０を貫通し、カラー２６３の径方向内側を通過し、円板２７０の径方向中心に接続されている。三本の押圧ロッド２７１は、円板２７０の上面に配置されている。三本の押圧ロッド２７１は、各々、水平方向に延在する円柱状を呈している。押圧ロッド２７１の直径は、いずれも１０ｍｍである。三本の押圧ロッド２７１は、５０ｍｍの間隔で互いに平行に並んでいる。バルーン支持部２７は、本発明における支持部材の概念に含まれる。
【００５４】
架台９は、四つの支柱９０と、天板９１と、チャック部９２と、を備えている。支柱９０は、上下方向に延在する角柱状を呈している。四つの支柱９０は、変形付与部材２を囲んでいる。天板９１は、四角形板状を呈している。天板９１は、四つの支柱９０により、下側から支持されている。天板９１は、変形付与部材２の上側に配置されている。天板９１は、バルーン取付孔９１０と、四つの突起９１１と、を備えている。バルーン取付孔９１０は、天板９１を上下方向に貫通している。四つの突起９１１は、天板９１の上面に突設されている。四つの突起９１１は、バルーン取付孔９１０の周囲に、９０°ずつ離間して配置されている。天板９１は、本発明における係止部材の概念に含まれる。
【００５５】
チャック部９２は、左右一対のブラケット９３と、左右一対のエアシリンダ９４と、左右一対の挟持ロッド９５と、ガイド部材９６と、を有している。右側のブラケット９３は、前後方向に延在し、中央部が右方に突出した平板状を呈している。右側のブラケット９３は、右前隅の支柱９０と右後隅の支柱９０との間に架設されている。また、左側のブラケット９３は、前後方向に延在し、中央部が左方に突出した平板状を呈している。左側のブラケット９３は、左前隅の支柱９０と左後隅の支柱９０との間に架設されている。
【００５６】
エアシリンダ９４は、ブラケット９３に固定されている。エアシリンダ９４は、シリンダ本体９４０とシャフト９４１とを有している。右側のエアシリンダ９４は、右側のブラケット９３の中央部に配置されている。右側のエアシリンダ９４において、シャフト９４１は、シリンダ本体９４０からブラケット９３を貫通し、左方に移動可能である。左側のエアシリンダ９４において、シャフト９４１は、シリンダ本体９４０からブラケット９３を貫通し、右方に移動可能である。
【００５７】
挟持ロッド９５は、前後方向に延在する角柱状を呈している。左右一対の挟持ロッド９５は、左右方向に対向している。右側の挟持ロッド９５は、右側のシャフト９４１の左端に固定されている。左側の挟持ロッド９５は、左側のシャフト９４１の右端に固定されている。
【００５８】
ガイド部材９６は、左右方向に延在した平板状を呈している。ガイド部材９６は、右後隅の支柱９０と左後隅の支柱９０との間に架設されている。ガイド部材９６の前面には、左右方向に延在する凹部が形成されている。凹部には、挟持ロッド９５の後端が収容されている。
【００５９】
バルーン１０は、天然ゴム製であって、上側に開口するフラスコ状を呈している。バルーン１０は、弾性変形可能である。バルーン１０は、変形付与部材２と天板９１との間に配置されている。具体的には、バルーン１０の底部は、三本の押圧ロッド２７１により、下側から支持されている。バルーン１０の底面は、三本の押圧ロッド２７１が当接することにより、波状に変形している。バルーン１０の底部内側には、押圧ロッド２７１からの押圧部を挟んで、二つの凹部１００が形成されている。また、バルーン１０の開口部は、バルーン取付孔９１０を貫通して、天板９１の上側に突出している。バルーン１０の開口部は、天板９１の上側で径方向外側に折り返され、四つの突起９１１に被せられている。このようにして、バルーン１０の開口部は、天板９１に固定されている。バルーン１０は、本発明における袋状容器の概念に含まれる。
【００６０】
バルーン１０には、粘性材料Ｓが収容されている。粘性材料Ｓは、発泡ウレタン樹脂原料と、天然黒鉛粒子の表面にステンレス鋼粒子が付着した複合粒子と、を含んでいる。発泡ウレタン樹脂原料は、ポリオール成分およびポリイソシアネート成分からなる樹脂成分の他、架橋剤、発泡剤、および触媒などを含んでいる。発泡ウレタン樹脂原料と複合粒子との配合比率は、体積比で１：１である。複合粒子は、本発明における固体状のフィラーの概念に含まれる。粘性材料Ｓの収容は、まず、複合粒子の粉末をバルーン１０に投入し、次に、予め調製された発泡ウレタン樹脂原料をバルーン１０に投入して、行った（撹拌方法の収容工程に相当）。また、発泡ウレタン樹脂原料については、ポリオール成分のポリエーテルポリオール、架橋剤、発泡剤、および触媒などを含むプレミックスポリオール（ＰＯＬ）に、ポリイソシアネート成分のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を配合して、調製した。
【００６１】
＜撹拌装置の動き（撹拌方法の撹拌工程に相当）＞
次に、本実施形態の撹拌装置の動きについて説明する。上下動用モータＭ１を駆動すると、円板２２が、上下動用モータＭ１の回転軸ｍ１の軸周りに回転する。このため、アーム２３の下端も、円板２２同様に、回転する。一方、被ガイド部材２４は、ガイド部材２５に対して、上下方向にだけ移動可能である。このため、アーム２３の上端、および被ガイド部材２４は、上下方向に往復動する。したがって、回転用モータ収容部２６、バルーン支持部２７、回転用モータＭ２も、被ガイド部材２４同様に、上下方向に往復動する。これにより、バルーン１０の底部が、上下方向に往復動する。また、回転用モータＭ２を駆動すると、バルーン支持部２７が、水平面内において回転する。これにより、バルーン１０の底部の押圧部位が変更される。
【００６２】
図３に、本実施形態の撹拌装置の動きを模式的に示す。図３Ａに、撹拌第一段階の前面図を示す。図３Ｂに、撹拌第二段階の前面図を示す。図３Ｃに、撹拌第三段階の前面図を示す。図３Ｄに、撹拌第四段階の前面図を示す。説明の便宜上、図３Ａ〜図３Ｄにおいては、ブラケット９３およびエアシリンダ９４を省略して示す。
【００６３】
まず、エアシリンダ９４を駆動して、左側のシャフト９４１を右方に、右側のシャフト９４１を左方に、各々移動させる（図１参照）。すると、図３Ａ〜図３Ｄに示すように、対向する挟持ロッド９５がシャフト９４１に押されて互いに近づき、バルーン１０の上部を左右方向から挟持する。このようにして、バルーン１０を密閉する。次に、上下動用モータＭ１（図１、図２参照）を駆動すると、バルーン１０の底部が上下方向に往復動する。一方、バルーン１０の開口部は、天板９１に固定されている。また、バルーン１０の上部は、一対の挟持ロッド９５により挟持されている。このため、バルーン１０は、上下方向に伸縮するように、弾性的に変形する。ここで、図３Ｃに示すように、バルーン１０の底部が上方に押し上げられ、バルーン１０が収縮すると、バルーン１０は水平方向に伸張しようとする。しかしながら、架台９には、チャック部９２が配置されている。すなわち、バルーン１０は、一対の挟持ロッド９５により密閉されている。したがって、収容された粘性材料Ｓの飛び出しが、抑制される。また、バルーン支持部２７は、所定の時間ごとに水平面内を回転する。これにより、バルーン１０の底部の押圧部位が、変更される。
【００６４】
このように、撹拌装置１は、バルーン１０を上下方向に伸縮変形させることにより、粘性材料Ｓを撹拌する。撹拌は、１秒間に３回の往復動を繰り返して６秒間行った。撹拌終了後は、バルーン１０を天板９１から取り外し、開口部から粘性材料Ｓを絞り出した。
【００６５】
＜作用効果＞
次に、本実施形態の粘性材料の撹拌方法および撹拌装置の作用効果について説明する。本実施形態の撹拌装置１は、粘性材料Ｓを収容する容器として、天然ゴム製のバルーン１０を備える。そして、変形付与部材２によりバルーン１０を繰り返し伸縮変形させて、粘性材料Ｓを揉み混ぜる。撹拌装置１よると、粘性材料Ｓの撹拌を、６秒間という短時間で完了させることができる。したがって、粘性材料Ｓの発泡硬化反応が進行する前に、撹拌を完了させることができる。また、バルーン１０は、天然ゴム製であり、弾性変形可能である。このため、伸縮変形させても、バルーン１０にしわや折り目などが生じにくい。よって、粘性材料Ｓを、短時間でむら無く撹拌することができる。また、バルーン１０は、伸縮性に優れる。よって、バルーン１０の開口部を伸張させて、粘性材料Ｓを容易に収容することができる。
【００６６】
撹拌装置１によると、撹拌羽根を使用せずに、粘性材料Ｓを撹拌する。このため、滞留などによる撹拌むらは生じにくい。また、撹拌羽根の剪断力により、複合粒子が粉砕されるおそれもない。さらに、撹拌するごとに、撹拌羽根を洗浄する必要もない。また、撹拌終了後は、バルーン１０から粘性材料Ｓを絞り出せばよい。ここで、バルーン１０は、撹拌作業ごとに取り替えられる。よって、バルーン１０を洗浄する必要はない。これにより、洗浄作業の負担を大幅に低減することができ、環境への影響も少なくなる。また、発泡ウレタン成形体を製造するための一連の工程を、自動化しやすい。また、バルーン１０から粘性材料Ｓを絞り出すことにより、バルーン１０内に残存する粘性材料Ｓを低減することができる。これにより、粘性材料Ｓのロスを、低減することができる。
【００６７】
変形付与部材２は、バルーン支持部２７を備える。バルーン支持部２７は、三本の押圧ロッド２７１を有する。バルーン１０の底部は、押圧ロッド２７１により押圧され、波状に変形する。バルーン１０の底部内側には、押圧ロッド２７１からの押圧部を挟んで、二つの凹部１００が形成される。バルーン支持部２７の往復動によりバルーン１０が伸縮変形すると、収容された粘性材料Ｓは、押圧ロッド２７１により区画された凹部１００とそれ以外の領域とを移動する。これにより、樹脂原料とフィラーとの撹拌が促進される。また、押圧ロッド２７１は、水平面内を回転する。これにより、バルーン１０の底部の押圧部位が変更される。すると、バルーン１０の底部の変形態様（凹部１００の形成態様）が変化する。これにより、粘性材料Ｓがバルーン１０の底部に滞留しにくくなり、撹拌むらが抑制される。
【００６８】
架台９は、一対の挟持ロッド９５を有するチャック部９２を備える。バルーン１０の上部は、左右両側から一対の挟持ロッド９５により挟持される。挟持ロッド９５により挟持された部位においては、バルーン１０の変形が規制される。このため、バルーン１０は、主にチャック部９２とバルーン支持部２７との間で伸縮変形する。また、挟持ロッド９５により挟持された部位においては、その分だけ、バルーン１０の内側の空間が狭くなる。すなわち、挟持ロッド９５により、バルーン１０は密閉される。これにより、バルーン１０が大きな伸縮変形を繰り返しても、収容された粘性材料Ｓの飛び出しが抑制される。
【００６９】
撹拌装置１においては、発泡ウレタン樹脂原料と複合粒子とを含む粘性材料Ｓを撹拌した。粘性材料Ｓにおける、発泡ウレタン樹脂原料と複合粒子との配合比率は、体積比で１：１である。粘性材料Ｓは、スラリー状を呈し、高い粘度を有する。撹拌装置１によると、このような高粘度の粘性材料Ｓであっても、短時間で均一に撹拌することができる。
【００７０】
複合粒子は、天然黒鉛粒子と、その表面に付着されたステンレス鋼粒子と、を有する。複合粒子のコアをなす天然黒鉛粒子は、熱伝導性粒子であり、大きな熱伝導率を有する。しかし、非磁性体であるため、磁場をかけても、単独では配向しない。しかし、天然黒鉛粒子の表面には、磁性粒子のステンレス鋼粒子が付着している。このため、撹拌後の粘性材料Ｓを磁場中で発泡成形すると、複合粒子を構成するステンレス鋼粒子が磁力線に沿って配向しようとする。これにより、複合粒子自体が、磁力線に沿って配向する。このように、フィラーを複合粒子にすることにより、表面に付着した磁性粒子の磁場配向を利用して、本来配向しない熱伝導性粒子を、配向させることができる。
【００７１】
また、フィラーとして複合粒子を配合すると、同量の磁性粒子のみを含む態様と比較して、製造されるウレタン発泡成形体の熱伝導性を、大きくすることができる。また、配合量が比較的少量でも、熱伝導性の向上効果を得ることができる。したがって、フィラーを配合したことによる、ウレタン発泡成形体の物性への影響を、小さくすることができる。また、フィラーの配合量が低減されることにより、ウレタン発泡成形体の軽量化や、コスト削減が可能になる。
【００７２】
本実施形態の撹拌方法によると、発泡ウレタン樹脂原料のポリオール成分に、予め複合粒子を添加しておく必要はない。このため、ポリオール成分が複合粒子に染み込んだり、触媒が複合粒子に吸着するおそれは小さい。特に、本実施形態の撹拌方法においては、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを、予め混合しておいた。このため、複合粒子へのポリオール成分の浸透や触媒の吸着を、より抑制することができる。したがって、本実施形態の撹拌方法および撹拌装置１により撹拌された粘性材料Ｓを用いると、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とが充分反応した、物性の良好なウレタン発泡成形体を製造することができる。
【００７３】
＜その他＞
以上、本発明の粘性材料の撹拌方法および撹拌装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００７４】
上記実施形態においては、袋状容器として天然ゴム製のバルーンを使用した。しかし、変形可能であれば、袋状容器の材質、形状は、特に限定されない。袋状容器の材質、形状は、収容される粘性材料との反応性や撹拌性などを考慮して、適宜決定すればよい。例えば、袋状容器は、布製、樹脂製でも構わない。また、バルーンの形状は、上記実施形態におけるフラスコ型の他、梨型などでもよい。
【００７５】
上記実施形態においては、袋状容器を変形させる変形付与部材を、駆動部材（ベース、円板、アーム、被ガイド部材、ガイド部材、および上下動用モータ）と、支持部材（バルーン支持部）と、から構成した。しかし、変形付与部材の構成は、上記実施形態に限定されない。変形付与部材は、袋状容器を上下方向に伸縮変形させるものの他、周囲から繰り返し圧縮して変形させるものでもよい。
【００７６】
駆動部材としては、上記実施形態のようにクランク機構を用いる他、エアシリンダを用いてもよい。この場合、往復動のストローク、周波数については、特に限定されない。粘性材料を、より短時間で均一に撹拌するためには、往復動のストロークを小さくして、周波数を大きくするとよい。また、撹拌時間についても、特に限定されない。
【００７７】
支持部材としては、板状の部材のみを用いてもよい。すなわち、押圧ロッドはなくてもよい。板状の部材のみを用いる場合、袋状容器の底部に接触する面の形状を、凹凸状に形成してもよい。一方、押圧ロッドを配置する場合、押圧ロッドの大きさ、形状、数、配置形態などは、特に限定されない。また、上記実施形態においては、支持部材を水平面内において回転させた。回転速度、回転させるタイミングなどは、特に限定されない。また、支持部材は回転しなくてもよい。この場合、回転用モータは勿論必要ない。
【００７８】
上記実施形態においては、袋状容器（バルーン）の開口部を、天板に突設された突起に被せて固定した。しかし、袋状容器の係止形態は、特に限定されない。例えば、開口部を閉じた状態で、袋状容器を設置してもよい。また、上記実施形態においては、チャック部を、一対のブラケットと、一対のエアシリンダと、一対の挟持ロッドと、ガイド部材と、から構成した。しかし、チャック部の構成は、袋状容器を挟持できるものであれば、特に限定されない。例えば、一対の挟持ロッドは、可動ではなく、固定されていてもよい。また、チャック部により、袋状容器を密閉しなくてもよい。また、チャック部は必ずしも必要ではない。
【００７９】
撹拌対象の粘性材料については、液状の樹脂原料と固体状のフィラーとを含むものであれば、特に限定されない。粘性材料の粘度が高い場合、撹拌羽根を使用しない本発明の撹拌方法および撹拌装置の効果が、存分に発揮される。また、樹脂原料として発泡樹脂原料を用いる場合にも、短時間で撹拌できるという本発明の撹拌方法および撹拌装置の効果が、存分に発揮される。発泡樹脂原料としては、発泡ウレタン樹脂原料の他、発泡ポリエチレン樹脂原料、発泡ポリプロピレン樹脂原料などが挙げられる。なお、上記実施形態においては、予め調製された発泡ウレタン樹脂原料を使用した。しかし、樹脂原料の予備調製は、必ずしも必要ではない。すなわち、収容工程において、樹脂成分、フィラーの他、架橋剤、発泡剤、触媒などの添加剤を、同時に袋状容器の中に投入してもよい。
【００８０】
フィラーは、製造する樹脂成形品に要求される特性に応じて、磁性粒子、熱伝導性粒子、導電性粒子、セラミックスなどから適宜選択すればよい。例えば、熱伝導性の向上を図る場合には、熱伝導率が大きい材料、例えば、黒鉛、炭素繊維などの炭素材料、アルミニウム、金、銀、銅、およびこれらを母材とする合金などが好適である。また、配向して熱の伝達経路を形成するという観点から、磁性粒子も好適である。例えば、鉄、ニッケル、コバルト、ガドリニウム、ステンレス鋼、マグネタイト、マグヘマイト、マンガン亜鉛フェライト、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライトなどの強磁性体、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＦｅＣｌ２、ＭｎＡｓなどの反強磁性体、およびこれらを用いた合金類が挙げられる。また、難燃性の向上を図る場合には、難燃効果を有する膨張黒鉛などが好適である。また、フィラーとしては、種類の異なる複数の粒子を複合化した複合粒子を用いてもよい。複合粒子は、湿式での静電吸着法や、乾式での粉砕混合法、撹拌造粒法、メカノケミカル法などにより製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の粘性材料の撹拌方法および撹拌装置によると、液状の樹脂原料と固体状のフィラーとを含み、比較的粘性が高い材料であっても、短時間で均一に撹拌することができる。したがって、本発明の粘性材料の撹拌方法および撹拌装置は、種々の樹脂成形品の製造に有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１：撹拌装置、１０：バルーン（袋状容器）、１００：凹部、２：変形付与部材、２０：ベース、２２：円板、２３：アーム、２４：被ガイド部材、２５：ガイド部材、２６：回転用モータ収容部、２７：バルーン支持部（支持部材）、２６０：天板、２６１：底板、２６２：支柱、２６３：カラー、２６４：連結片、２７０：円板、２７１：押圧ロッド、９：架台、９０：支柱、９１：天板（係止部材）、９２：チャック部、９３：ブラケット、９４：エアシリンダ、９５：挟持ロッド、９６：ガイド部材、９１０：バルーン取付孔、９１１：突起、９４０：シリンダ本体、９４１：シャフト、Ｍ１：上下動用モータ、Ｍ２：回転用モータ、ｍ１：回転軸、ｍ２：回転軸、Ｓ：粘性材料。
【図１】
2014188915.tif 000003
【図２】
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【図３】
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