(57)【要約】【課題】混合流動物の硬化反応が開始されてから注型が完了するまでに要する時間を比較的短くするために有効に使用され得る混合流動物吐出装置を提供すること。【解決手段】この装置は、「無機粉体、及びバインダ（ウレタン樹脂）を生成するためのポリオールを含む第１流動物を貯留する第１タンク１０Ａ」と、「イソシアネートを含む第２流動物を貯留する第２タンク１０Ｂ」と、「第１タンクと接続された第１配管４０Ａ、５０Ａ」と、「第２タンクと接続された第２配管４０Ｂ、５０Ｂ」と、「第１配管の第１タンクと反対側の端部と、第２配管の第２タンクと反対側の端部と、が合流する合流部から延び、合流部と反対側の端部が吐出口として機能する合流配管６０、７０」と、「第１配管に介装された第１ポンプ２０Ａ」と、「第２配管に介装された第２ポンプ２０Ｂ」と、「合流配管に介装されたスタティックミキサー３０」と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機粉体、及び、バインダとしてのウレタン樹脂を生成するための複数種類の前駆体の一部である第１前駆体、を少なくとも含む第１流動物を貯留する第１タンクと、
前記複数種類の前駆体の残りである第２前駆体、を少なくとも含む第２流動物を貯留する第２タンクと、
前記第１タンクと接続され、前記第１タンク内の前記第１流動物が通る第１配管と、
前記第２タンクと接続され、前記第２タンク内の前記第２流動物が通る第２配管と、
前記第１配管の前記第１タンクと反対側の端部と、前記第２配管の前記第２タンクと反対側の端部と、が合流する合流部から延びる合流配管と、
前記第１配管の途中に介装され、前記第１タンク内の前記第１流動物を吸入して前記合流配管へ向けて送り出す第１ポンプと、
前記第２配管の途中に介装され、前記第２タンク内の前記第２流動物を吸入して前記合流配管へ向けて送り出す第２ポンプと、
前記合流配管の途中に介装された、又は、前記合流配管の前記合流部と反対側の端部に接続された、スタティックミキサーと、
を備えた、混合流動物吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の混合流動物吐出装置において、
前記第１、第２ポンプは、モーノポンプである混合流動物吐出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の混合流動物吐出装置において、
前記第１、第２ポンプは、ギヤポンプである混合流動物吐出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の混合流動物吐出装置において、
前記第１、第２ポンプの一方がモーノポンプであり、前記第１、第２ポンプのもう一方がギヤポンプである混合流動物吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合流動物吐出装置に関し、特に、混合流動物として、無機粉体と、「バインダとしてのウレタン樹脂を生成するための複数種類の前駆体」と、を少なくとも含むスラリーが使用されるものに係る。以下、「成形型へのスラリーの注入」を「注型」と呼び、成形型内で硬化された成形体から成形型を取り除くことを「離型」と呼ぶこともある。また、本明細書において、範囲を示す「数値Ａ〜数値Ｂ」は、「数値Ａ以上、且つ、数値Ｂ以下」を指す。
【背景技術】
【０００２】
従来から、無機粉体と、「バインダとしてのウレタン樹脂を生成するための複数種類の前駆体（典型的には、ポリオールとイソシアネート）」と、を少なくとも混合して作製された混合流動物（スラリー）を注型して成形し、成形されたスラリーを、「前記複数種類の前駆体からウレタン樹脂が生成される反応（硬化反応、ゲル化反応）」によって固化して成形体を得る手法が広く知られている（例えば、特許文献１を参照）。このように硬化反応を利用して成形体を得る方法は、ゲルキャスト法とも呼ばれる。
【０００３】
通常、ゲルキャスト法では、スラリーの原料となる「無機粉体、及び、複数種類の前駆体」等の混合は、攪拌翼等を使用して行われていた。攪拌翼等を用いて有底円筒型の容器の内部で混合が行われると、容器の内周面の近傍領域にてスラリーが滞留し易いので、容器の内部に亘ってスラリーの均一な混合状態を得るのは困難であった。また、前記混合によって得られたスラリーは、成形型の注型口から自重（水頭圧）を用いて注型されていた。この方法では、複数種類の前駆体が混合されてから、注型が完了するまで（成形型の成形空間内にスラリーが充填されるまで）、比較的長い時間を要していた。これは、主として、注型の末期にて、水頭圧が低下することよって、注入されるスラリーの流速が低下するためである。また、注型の初期には水頭圧が高いので、注入されるスラリーの流速が過剰に高くなり易い。この結果、成形型内に気泡が混入し易い、という問題もあった。
【０００４】
ところで、スラリーの前記硬化反応は、前記複数種類の前駆体が混合された時点から開始される。スラリーを成形型の成形空間内に確実に充填するためには、スラリーの注型が完了するまでスラリーの流動性が維持される必要がある。このことは、上記方法を用いて前記混合、及び注型が行われる場合には、前記硬化反応の速度が比較的遅いスラリーを使用する必要があることを意味する。従って、上記方法が用いられる場合、成形体の強度が離型に耐え得る程度に達する前に離型の作業が行われる事態が発生し易くなり、この結果、離型時にて成形体の割れ及び変形が発生する、という問題が発生し易かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０１１３５９号パンフレット
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、混合流動物の原料の一部である複数種類の前駆体が混合されてから（混合流動物の前記硬化反応が開始されてから）注型が完了するまでに要する時間を比較的短くするために有効に使用され得る混合流動物吐出装置を提供することにある。
【０００７】
本発明に係る混合流動物吐出装置は、無機粉体、及び、バインダとしてのウレタン樹脂を生成するための複数種類の前駆体の一部である第１前駆体、を少なくとも含む第１流動物を貯留する第１タンクと、前記複数種類の前駆体の残りである第２前駆体、を少なくとも含む第２流動物を貯留する第２タンクと、前記第１タンクと接続され、前記第１タンク内の前記第１流動物が通る第１配管と、前記第２タンクと接続され、前記第２タンク内の前記第２流動物が通る第２配管と、前記第１配管の前記第１タンクと反対側の端部と、前記第２配管の前記第２タンクと反対側の端部と、が合流する合流部から延びる合流配管と、前記第１配管の途中に介装され、前記第１タンク内の前記第１流動物を吸入して前記合流配管へ向けて送り出す第１ポンプと、前記第２配管の途中に介装され、前記第２タンク内の前記第２流動物を吸入して前記合流配管へ向けて送り出す第２ポンプと、前記合流配管の途中に介装された、又は、前記合流配管の前記合流部と反対側の端部に接続された、スタティックミキサーと、を備える。
【０００８】
典型的には、前記第１前駆体はポリオールであり、前記第２前駆体はイソシアネートである。また、典型的には、前記第１流動物には、分散媒、及び、分散助剤等が含まれる。なお、前記第２流動物に分散媒、及び分散助剤等が含まれていてもよい。また、前記第２流動物にも無機粉体が含まれていてもよい。無機粉体は、例えば、セラミック粉末、金属粉末である。
【０００９】
この装置によれば、第１、第２タンクにそれぞれ第１、第２流動物が貯留された状態で、第１、第２ポンプを駆動すると、第１、第２ポンプからそれぞれ送り出された第１、第２流動物が合流配管で合流し、合流した第１、第２流動物がスタティックミキサーで十分に撹拌・混合されて、混合流動物（スラリー）として吐出口から外部へ吐出される。従って、この装置の吐出口を成形型の注型口に（液密的に）接続した状態で第１、第２ポンプを連続的に駆動すると、第１、第２流動物の混合（スラリーの原料の混合）、及び、注型が同時期になされ得る。
【００１０】
この方法を用いると、上述した背景技術の欄で述べた方法と比べて、複数種類の前駆体が混合されてから、注型が完了するまでに要する時間を格段に短くすることができる。このことは、前記硬化反応の速度が比較的速いスラリーを使用することができることを意味する。従って、この方法が用いられる場合、成形体の強度が離型に耐え得る程度に達する前に離型の作業が行われる事態が発生し難くなり、この結果、離型時にて成形体の割れ及び変形が発生し難くなる。
【００１１】
上記装置において、前記第１、第２ポンプは、モーノポンプ、又は、ギヤポンプであることが好適である。第１、第２ポンプの駆動開始時及び駆動終了時にて、吐出流量の変化が緩やかであると、十分に撹拌・混合されていない混合流動物が吐出口から吐出され易い。換言すれば、注型の開始時、及び、終了時にて、十分に撹拌・混合されていないスラリーが注型され易い。
【００１２】
これに対し、モーノポンプ、及び、ギヤポンプを使用すると、駆動開始時にて吐出流量がゼロから所望の流量まで急峻に増大され得、また、駆動終了時にて吐出流量がその時点での流量からゼロまで急峻に減少され得る。従って、注型の開始時、及び、終了時にて、十分に撹拌・混合されていないスラリーが注型され難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る混合流動物吐出装置の実施形態の全体の概略構成図である。
【図２】図１に示した装置の吐出口を成形型の注型口に液密的に接続した状態の一例を示す図である。
【図３】図２に示した成形型の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る混合流動物吐出装置の実施形態（本実施形態）について説明する。
【００１５】
（構成）
図１に示すように、本実施形態１００は、第１タンク１０Ａ及び第２タンク１０Ｂと、第１ポンプ２０Ａ及び第２ポンプ２０Ｂと、スタティックミキサー３０と、を備える。第１、第２ポンプ２０Ａ、２０Ｂは、断続的に流動物を吸入・吐出できるポンプであればどのような形式のポンプであってもよい。第１ポンプ２０Ａの吸入側と第１タンク１０Ａとは、配管４０Ａで接続されている。第２ポンプ２０Ｂの吸入側と第２タンク１０Ｂとは、配管４０Ｂで接続されている。
【００１６】
第１ポンプ２０Ａの吐出側は配管５０Ａと接続され、第２ポンプ２０Ｂの吐出側は配管５０Ｂと接続されている。配管５０Ａの第１ポンプ２０Ａと反対側の端部と、配管５０Ｂの第２ポンプ２０Ｂと反対側の端部と、が合流し、この合流部から配管６０が延びている。
【００１７】
配管６０の前記合流部と反対側の端部は、スタティックミキサー３０の流入側と接続され、スタティックミキサー３０の流出側は、配管７０と接続されている。配管７０のスタティックミキサー３０と反対側の端部は、この装置の吐出口として機能する。なお、配管７０が、スタティックミキサー３０の一部であってもよい。ここで、配管４０Ａ及び５０Ａが前記「第１配管」に対応し、配管４０Ｂ及び５０Ｂが前記「第２配管」に対応し、配管６０及び７０が前記「合流配管」に対応する。
【００１８】
（作動）
本実施形態１００では、第１タンク１０Ａに第１流動物が貯留され、第２タンク１０Ｂに第２流動物が貯留される。第１流動物としては、例えば、無機粉体、分散媒、及びポリオール（前記第１前駆体に対応）が含まれ、必要に応じて分散助剤、触媒が含まれる。具体的には、無機粉体として、銀粉末、白金粉末、金粉末、パラジウム粉末等の金属粉末、並びに、ジルコニア粉末、アルミナ粉末、チタン酸バリウム粉末、フェライト粉末、石英粉末、酸化ニッケル粉末、イットリア粉末、窒化珪素粉末、窒化アルミ粉末等のセラミック粉末が使用され得る。分散媒として、脂肪族多価エステルと多塩基酸エステルの混合物が使用され得る。ポリオールとして、エチレングリコールが使用され得る。分散助剤として、ポリカルボン酸系共重合体が使用され得る。触媒として、６−ジメチルアミノ−１−ヘキサノールが使用され得る。
【００１９】
第２流動物としては、例えば、イソシアネート（前記第２前駆体に対応）が含まれる。具体的には、イソシアネートとして、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの変性物が使用され得る。
【００２０】
第１、第２タンク１０Ａ、１０Ｂにそれぞれ第１、第２流動物が貯留された状態で、図示しない駆動装置によって第１、第２ポンプ２０Ａ、２０Ｂが駆動されると、第１タンク１０Ａ内の第１流動物が、配管４０Ａを介して第１ポンプ２０Ａに吸入され、第１ポンプ２０Ａから配管５０Ａに送り出される。同様に、第２タンク１０Ｂ内の第２流動物が、配管４０Ｂを介して第２ポンプ２０Ｂに吸入され、第２ポンプ２０Ｂから配管５０Ｂに送り出される。
【００２１】
配管５０Ａに送り出された第１流動物と、配管５０Ｂに送り出された第２流動物とは、配管６０で合流する。合流した第１、第２流動物は、配管６０を介してスタティックミキサー３０に送られ、スタティックミキサー３０内で十分に撹拌・混合される。スタティックミキサー３０によって撹拌・混合された流動物は、配管７０を介して、混合流動物（スラリー）として配管７０の先端部（吐出口）から外部へ吐出される。
【００２２】
吐出口から吐出される混合流動物（スラリー）の流量は、例えば、１００〜６０００μＬ／ｓｅｃである。吐出口から吐出される混合流動物（スラリー）中の第１、第２流動物の体積割合は、例えば、８：１〜１５：１である。
【００２３】
（作用・効果）
本実施形態１００は、例えば、配管７０の先端部（即ち、吐出口）を成形型の注型口に液密的に接続した状態で使用され得る。図２、及び、図３は、その状態の一例を示す。図２、及び、図３に示す例では、成形型の注型口に円筒状のゴム栓が設けられている。ゴム栓の外周面が、注型口に形成された円筒状の凹部に圧入（締り嵌め）・固定され、ゴム栓の内周面に、配管７０の先端部（吐出口）が圧入（締り嵌め）・固定されることによって、「液密的な接続」が達成されている。
【００２４】
図２、及び、図３に示した状態で、第１、第２ポンプ２０Ａ、２０Ｂを連続的に駆動することによって、第１、第２流動物の混合（スラリーの原料の混合）、及び、混合流動物（スラリー）の注型が同時期になされ得る。
【００２５】
図２、及び、図３に示す方法では、第１、第２ポンプ２０Ａ、２０Ｂの駆動が開始された時点から、ポリオールとイソシアネートの混合が開始される（従って、ウレタン樹脂が生成される反応である硬化反応）が開始される。この方法を用いると、上述した背景技術の欄で述べた方法と比べて、ポリオールとイソシアネートの混合が開始されてから、スラリーの注型が完了するまでに要する時間を格段に短くすることができる。このことは、前記硬化反応の速度が比較的速いスラリーを使用することができることを意味する。従って、この方法が用いられる場合、成形体の強度が離型に耐え得る程度に達する前に離型の作業が行われる事態が発生し難くなり、この結果、離型時にて成形体の割れ及び変形が発生し難くなる。
【００２６】
また、この方法では、スラリーがポンプの吐出圧を受けながらスラリーが注型されるので、上述した背景技術の欄で述べた方法（即ち、成形型の注型口から自重（水頭圧）を用いてスラリーが注型される方法）と比べると、注型時における成形型内のスラリーの圧力が大きい。しかしながら、その圧力は、図２、及び図３に示すように、ゴム栓を用いて「液密的な接続」が達成できる程度に十分に小さい。具体的には、その圧力は、０．０５〜１．０気圧、より好適には、０．１〜０．５気圧である。従って、図３に示すように、成形型Ａ、Ｂの合わせ面を跨ぐように成形型の注型口の位置（従って、ゴム栓の取り付け位置）が決定されても、成形型の合わせ面、及び、ゴム栓の外周面と注型口との接触面から成形型内のスラリーが漏れ出ることはない。
【００２７】
本実施形態１００では、第１、第２ポンプ２０Ａ、２０Ｂの駆動開始時及び駆動終了時にて、混合流動物（スラリー）の吐出流量の変化が緩やかであると、十分に撹拌・混合されていない混合流動物が吐出口から吐出され易い。換言すれば、注型の開始時、及び、終了時にて、十分に撹拌・混合されていないスラリーが注型され易い。
【００２８】
この点、本実施形態１００において第１、第２ポンプ２０Ａ、２０Ｂとして、モーノポンプ、及び、ギヤポンプが使用されると、駆動開始時にて吐出流量がゼロから所望の流量まで急峻に増大され得、また、駆動終了時にて吐出流量がその時点での流量からゼロまで急峻に減少され得る。従って、注型の開始時、及び、終了時にて、十分に撹拌・混合されていないスラリーが注型され難くなる。
【符号の説明】
【００２９】
１０Ａ、１０Ｂ…第１タンク、第２タンク、２０Ａ、２０Ｂ…第１ポンプ、第２ポンプ、３０…スタティックミキサー、４０Ａ、４０Ｂ…配管、５０Ａ、５０Ｂ…配管、６０…配管、７０…配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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