(57)【要約】【課題】高射出速度で射出しても、安定した発泡成形体を成形することのできる反応射出成形装置を提供すること。【解決手段】原料定量供給ポンプ８および９から供給される原料と、不活性流体定量供給ポンプ１２および１３から供給される不活性流体とを予備混合する各予備混合ユニット１４および１５において、原料流入口２８から流入される原料を、流入通路２９を介して第１原料導入路２０に装着された原料噴射ノズル２７に導入し、その先端部３８ｂから流出される原料を、混合部１９において不活性流体導入路２１に装着された不活性流体噴射ノズル４３から導入される不活性流体と衝突混合させ、その後、衝突混合された混合物に、この混合物が混合部１９から流出口２２に至る流出通路２３において、第２原料導入路２４に装着された原料噴射ノズル２７から流出される原料と段階的に混合されるように構成する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を供給する原料供給手段と、
不活性流体を供給する不活性流体供給手段と、
前記原料供給手段によって供給された原料および前記不活性流体供給手段によって供給された不活性流体を連続的に予備混合する予備混合手段と、
前記予備混合手段によって予備混合された原料および不活性流体の予備混合物中において、原料に不活性流体を連続的に溶解するための溶解手段と、
前記予備混合物を高圧で射出して、反応させながら金型に注入する混合注入手段とを備え、
前記予備混合手段は、
原料および不活性流体が衝突混合される混合部と、
前記混合部に臨み、原料が導入される第１原料導入路と、
前記混合部に臨み、不活性流体が導入される不活性流体導入路と、
前記混合部において不活性流体が混合された原料を流出させるための流出口と、
前記混合部から前記流出口に至る流出通路と、
前記流出通路に臨み、原料が導入される第２原料導入路とを備える混合チャンバと、
前記第２原料導入路を開放または閉塞するための通路開閉手段とを備えていることを特徴とする、反応射出成形装置。
【請求項２】
前記混合チャンバは、前記第２原料導入路を複数備えていることを特徴とする、請求項１に記載の反応射出成形装置。
【請求項３】
前記混合チャンバは、
原料が流入される原料流入口と、
前記原料流入口と、前記第１原料導入路および前記第２原料導入路とに連通する流入通路とを備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の反応射出成形装置。
【請求項４】
前記流路開閉手段は、
前記流入通路から前記第１原料導入路または前記第２原料導入路に流入される原料を、前記混合部または前記流出通路に案内するための流路案内部材と、
前記第１原料導入路または前記第２原料導入路を閉塞するための流路閉塞部材とを備えており、
前記第１原料導入路および前記第２原料導入路には、前記流路案内部材または前記流路閉塞部材が選択的に装着されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の反応射出成形装置。
【請求項５】
前記流路案内部材は、前記流入通路から流入される原料を前記混合部または前記流出通路に流出させるための挿通孔が形成されていることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の反応射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応射出成形装置、より詳しくは、互いに反応する２成分を原料とし、高圧で射出して、反応させながら金型に注入する、たとえば、ポリウレタンフォームなどの反応射出成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、たとえば、互いに反応する成分を原料とし、これら原料を、高圧で射出して反応させながら金型に注入するＲＩＭ成形によって、発泡成形体を成形することが広く実施されている。
【０００３】
このようなＲＩＭ成形において、たとえば、特開２００２−２８３４１９号公報（特許文献１）には、各原料と、不活性流体とを、予備混合ユニットにおいて衝突混合させることによって連続的に予備混合し、加圧および／または加熱により、各原料に不活性流体を連続的に溶解させた後、混合ヘッドからこれら原料を高圧で金型に射出することにより、微細なセル径を有するマイクロセルラー発泡成形体を成形することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２８３４１９号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、このようなＲＩＭ成形においては、互いに反応する原料が混合されてから固化するまでの時間が限られているので、たとえば、大きな発泡成形体を成形する場合には、その限られた時間内で、大流量の原料を混合して高射出速度で射出する必要がある。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されている予備混合ユニットは、互いに対向する１対の不活性流体噴射部と、互いに対向する１対の原料噴射部とを同一平面上に配置して、不活性流体噴射部から噴射される不活性流体と、原料噴射部から噴射される原料とを衝突混合させるように構成されているので、高射出速度で射出すると圧力損失が大きくなり、原料や不活性流体を供給するためのポンプや配管などに過大な負荷がかかり、原料の金型への安定した供給ができず、発泡成形体を安定して成形できなかったり、さらには、ポンプや配管などに損傷を生じたり、あるいは、これを防止すべく耐圧構造として設計すると、コストの増大を生じる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、高射出速度で射出しても、安定した発泡成形体を成形することのできる反応射出成形装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、原料を供給する原料供給手段と、不活性流体を供給する不活性流体供給手段と、前記原料供給手段によって供給された原料および前記不活性流体供給手段によって供給された不活性流体を連続的に予備混合する予備混合手段と、前記予備混合手段によって予備混合された原料および不活性流体の予備混合物中において、原料に不活性流体を連続的に溶解するための溶解手段と、前記予備混合物を高圧で射出して、反応させながら金型に注入する混合注入手段とを備え、前記予備混合手段は、原料および不活性流体が衝突混合される混合部と、前記混合部に臨み、原料が導入される第１原料導入路と、前記混合部に臨み、不活性流体が導入される不活性流体導入路と、前記混合部において不活性流体が混合された原料を流出させるための流出口と、前記混合部から前記流出口に至る流出通路と、前記流出通路に臨み、原料が導入される第２原料導入路とを備える混合チャンバと、前記第２原料導入路を開放または閉塞するための通路開閉手段とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によると、予備混合手段では、混合部において原料と不活性流体とが衝突混合されると、通路開閉手段によって混合チャンバに備えられた第２導入通路が閉塞された状態では、混合部において不活性流体と原料とが混合された予備混合物が、混合部から流出通路を通って流出口から流出される。また、通路開閉手段によって混合チャンバに備えられた第２原料導入路が開放された状態では、混合部において不活性流体と原料とが混合された予備混合物が混合部から流出通路を通って流出口に至るまでに、流出通路に臨む第２原料導入通路からさらに原料が予備混合物に混合される。そのため、大量の原料を連続的に混合しても、それらを段階的に導入することにより、混合に伴う圧力損失を低減することができる。その結果、高射出速度で射出しても、安定した発泡成形体を成形することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記混合チャンバは、前記第２原料導入路を複数備えていることを特徴としている。
【００１０】
このような構成によると、複数の第２原料導入路が混合チャンバに備えられているので、原料の導入量に対応して、複数の第２原料導入路から原料を導入することができる。そのため、不活性流体と大量の原料とを任意の割合で、圧力損失を低減しつつ混合することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記混合チャンバは、原料が流入される原料流入口と、前記原料流入口と、前記第１原料導入路および前記第２原料導入路とに連通する流入通路とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
このような構成によると、混合チャンバには、原料流入口と第１原料導入路および第２原料導入路とに連通する流入通路が備えられているので、原料流入口から原料を流入させれば、流入通路を介して、その原料を第１原料導入路から混合部へ、また、第２原料導入路から流出通路へ導入させることができる。
【００１３】
そのため、原料流入口から第１原料導入路および第２原料導入路に至るまでの原料が流入される通路を簡略化することができるので、装置のコンパクト化を図ることができる。また、原料を原料流入口から流入させるのみの簡易な構成により、その原料を第１原料導入路および第２原料導入路から混合部および流出通路に導入して、不活性流体と大量の原料とを、圧力損失を低減しつつ混合することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記流路開閉手段は、前記流入通路から前記第１原料導入路または前記第２原料導入路に流入される原料を、前記混合部または前記流出通路に案内するための流路案内部材と、前記第１原料導入路または前記第２原料導入路を閉塞するための流路閉塞部材とを備えており、前記第１原料導入路および前記第２原料導入路には、前記流路案内部材または前記流路閉塞部材が選択的に装着されていることを特徴としている。
【００１５】
このような構成によると、導入する原料の導入量に対応して、第１原料導入路および第２原料導入路に、流路案内部材または流路閉塞部材を選択的に装着すれば、簡易な構成および操作で、不活性流体と原料とを任意の割合で、圧力損失を低減しつつ混合することができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明において、前記流路案内部材は、前記流入通路から流入される原料を前記混合部または前記流出通路に流出させるための挿通孔が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
このような構成によると、流路案内部材の挿通孔によって、流入通路から流入される原料を、混合部または流出通路に確実に流出させることができる。そのため、簡易な構成で、原料を確実に流出通路に流出させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の反応射出成形装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００１９】
図１において、この反応射出成形装置１は、マイクロセルラーポリウレタンフォームを成形するためのＲＩＭ成形装置であって、イソシアネート成分を供給するためのイソシアネート供給ユニット２、ポリオール成分を供給するためのポリオール供給ユニット３、混合注入手段としての混合ヘッド４および金型５を備えている。
【００２０】
イソシアネート供給ユニット２およびポリオール供給ユニット３は、大略同一の装置構成とされており、原料タンク６および７、原料供給手段としての原料定量供給ポンプ８および９、不活性流体タンク１０および１１、不活性流体供給手段としての不活性流体定量供給ポンプ１２および１３、予備混合手段としての予備混合ユニット１４および１５、溶解手段としての高圧加熱ヒータ１６および１７を、それぞれ備えている。
【００２１】
各原料タンク６および７には、原料がそれぞれ貯蔵されており、より具体的には、原料タンク６には、原料として、ポリイソシアネート化合物などのイソシアネート成分が貯蔵されており、また、原料タンク７には、原料として、ポリオールなどのポリオール成分が貯蔵されている。
【００２２】
各原料定量供給ポンプ８および９は、各原料タンク６および７の下流側にそれぞれ接続されており、各原料、すなわち、イソシアネート成分およびポリオール成分を、それぞれ所定量および所定圧力で、各予備混合ユニット１４および１５に輸送するように構成されている。
【００２３】
また、各不活性流体タンク１０および１１には、二酸化炭素や窒素などの不活性流体がそれぞれ貯蔵されており、これら不活性流体タンク１０および１１の下流側にそれぞれ接続される各不活性流体定量供給ポンプ１２および１３によって、各不活性流体タンク１０および１１内の不活性流体を、所定量および所定圧力で、各予備混合ユニット１４および１５に輸送するように構成されている。
【００２４】
そして、各予備混合ユニット１４および１５は、各原料定量供給ポンプ８および９、および、各不活性流体定量供給ポンプ１２および１３の下流側において、これらとそれぞれ接続されており、各原料定量供給ポンプ８および９から供給される原料と、各不活性流体定量供給ポンプ１２および１３から供給される不活性流体とを連続的に予備混合するように構成されている。そして、各予備混合ユニット１４および１５においては、各原料定量供給ポンプ８および９から所定圧力で供給される原料と、各不活性流体定量供給ポンプ１２および１３から所定圧力で供給される不活性流体とを、それぞれ定量された所定の割合において、物理的に衝突させて連続的に予備混合するように構成されている。
【００２５】
より具体的には、各予備混合ユニット１４および１５は、図２〜図４に示すように、各原料定量供給ポンプ８および９から供給された原料および各不活性流体定量供給ポンプ１２および１３から供給された不活性流体が衝突混合される混合部１９と、混合部１９に臨み、原料が導入される第１原料導入路２０および不活性流体が導入される不活性流体導入路２１と、混合部１９において不活性流体が混合された原料を流出させるための流出口２２と、混合部１９から流出口２２に至る流出通路２３と、流出通路２３に臨み、原料が導入される第２原料導入路２４と、原料が流入される原料流入口２５と、原料流入口２５と第１原料導入路２０および第２原料導入路２４とに連通する流入通路２６とを備える混合チャンバ２７と、第１原料導入路２０または第２原料導入路２４を開放または閉塞するための通路開閉手段である、流路閉塞部材としてのプラグ２８および流路案内部材としての原料噴射ノズル２９とを備えている。
【００２６】
原料流入口２５は、図４に示すように、たとえば、混合チャンバ２７における長手方向および厚さ方向と直交する方向（以下、幅方向という。）の略中央位置で、たとえば、混合チャンバ２７の長手方向一方端面３０ａの厚さ方向の略中央位置に開口形成されている。この原料流入口２５は、混合チャンバ２７の長手方向一方端面３０ａから、その長手方向に沿って穿孔形成されており、混合チャンバ２７内に形成された次に述べる流入通路２６と連通されている。
【００２７】
流入通路２６は、混合チャンバ２７における長手方向一方端部において、幅方向に延びる原料通路３１と、原料通路３１の幅方向両端部から長手方向に延びる分配通路３２とを連通状に備えている。
【００２８】
原料通路３１は、混合チャンバ２７の長手方向一方端部近傍において、幅方向一方端面３３ａから幅方向他方端面３３ｂ近傍までを、幅方向に沿って穿孔した後、幅方向一方端面３３ａの開口部分に栓３４ａを埋設することにより形成されている。また、この原料通路３１における幅方向中央位置には、原料流入口２５の長手方向他端部が略Ｔ字状に連通されている。
【００２９】
分配通路３２は、混合チャンバ２７の幅方向両端部近傍において、長手方向他方端面３０ｂから長手方向一方端面３０ａ近傍（原料通路３１）までを、長手方向に沿って穿孔した後、長手方向他方端面３０ｂの開口部分に栓３４ｂを埋設することにより形成されている。また、各分配通路３２は、その長手方向一方端部において原料通路３１の両端部とそれぞれ略Ｌ字状に連通されている。また、この分配通路３２には、互いに所定間隔を隔てて、幅方向に延びる第１原料導入路２０および第２原料導入路２４が、それぞれ略十字状に連通されている。
【００３０】
第１原料導入路２０は、混合チャンバ２７の長手方向一方端面３０ａ側において、複数（２つ）形成されており、各第１原料導入路２０は、混合部１９に対して対称に１対として形成されている。また、第１原料導入路２０は、その流出通路２３とＴ字状に連通されており、混合チャンバ２７の幅方向一方端面３３ａおよび幅方向他方端面３３ｂからそれぞれ幅方向に沿って内側へ穿孔されることにより、混合部１９と連通された第１原料導入路２０の幅方向内側端部が、混合部１９においてそれぞれ対向配置されている。
【００３１】
第２原料導入路２４は、混合チャンバ２７の長手方向途中部および他方端面３０ｂ側において、複数（４つ）形成されており、各第２原料導入路２４は、流出通路２３に対して対称に２対として形成されている。また、第２原料導入路２４は、その流出通路２３と十字状に連通されており、混合チャンバ２７の幅方向一方端面３３ａおよび幅方向他方端面３３ｂからそれぞれ幅方向に沿って内側へ穿孔されることにより、流出通路２３と連通された第２原料導入路２４の幅方向内側端部が、流出通路２３においてそれぞれ対向配置されている。
【００３２】
また、第１原料導入路２０および第２原料導入路２４には、後述するように、幅方向一方端面３３ａおよび幅方向他方端面３３ｂのそれぞれの開口部３５に、プラグ２８または原料噴射ノズル２９を装着できるように形成されている。
【００３３】
すなわち、第１原料導入路２０および第２原料導入路２４の幅方向一方端面３３ａおよび幅方向他方端面３３ｂのそれぞれの開口部３５には、図５に示す原料噴射ノズル２９または図４に示すプラグ２８を、選択的に、任意の組み合わせで装着できるように、図示しないネジ溝が形成されている。なお、後述する混合部１９において、原料と不活性流体とを衝突混合させるためには、第１原料導入路２０には、必ず原料噴射ノズル２９が装着される。
【００３４】
原料噴射ノズル２９は、図５（ａ）に示すように、たとえば、六角栓部３６と杆部３８とを一体的に備えている。杆部３８の六角栓部３６側の連結部付近には、ネジ山３８ａが形成されており、このネジ山３８ａと各開口部３５に形成されるネジ溝とを螺合させることにより、原料噴射ノズル２９を第１原料導入路２０または第２原料導入路２４に装着できるように構成されている。
【００３５】
また、原料噴射ノズル２９の杆部３８は、図４に示すように、原料噴射ノズル２９が第１原料導入路２０または第２原料導入路２４に装着された状態において、その先端部３８ｂが、混合部１９または流出通路２３に臨む長さとされている。また、原料噴射ノズル２９の内部には、原料を流通可能に導入する流通孔４１と、杆部３８の長手方向に沿って設けられる挿通孔４０とが形成されている。流通孔４１は、図５（ｂ）に示すように、正断面視において、杆部３８の中心位置から放射状に開口され、各流通孔４１は、杆部３８の中心位置を挟んで対向するように連通されている。
【００３６】
また、挿通孔４０は、原料噴射ノズル２９の六角栓部３６から杆部３８の長手方向に沿って穿孔形成されており、その一端の六角栓部３６側の開口に栓４０ａが埋設されている。また、挿通孔４０は、杆部３８の中心位置において流通孔４１と連通され、その他端が杆部３８の先端部３８ｂに向かって先細状に形成されており、その先端部分の孔径Ａが０．１〜２．０ｍｍφとされている。これにより、高圧で供給された原料の確実な噴射を確保している。
【００３７】
そして、この原料噴射ノズル２９では、原料が流通孔４１から流入されると、その流入された原料を、その流通孔４１と中心位置を挟んで対向する流通孔４１から、さらに下流側に流出させる一方、中心位置において、挿通孔４０に導入させて、その先端部分から流出させるようにしている。
【００３８】
このように、この原料噴射ノズル２９では、流通孔４１を設けることによって、原料噴射ノズル２９に対して分配通路３２の上流側から流入する原料を原料噴射ノズル２９で閉塞させることなく、分配通路３２の下流側へ流出させることができながら、分配通路３２から流入される原料を、挿通孔４０によって確実に混合部１９または流通通路２３へ流出させることができる。
【００３９】
また、プラグ２８は、図４に示すように、六角栓部２８ａおよび杆部２８ｂを一体的に有するボルト状に形成されており、杆部２８ｂの六角栓部２８ａ側の連結部付近にはネジ山が形成されている。このネジ山と第２原料導入路２４の開口部３５に形成されているネジ溝とを螺合させることにより、プラグ２８を第２原料導入路２４に装着できるように構成されている。また、このプラグ２８の杆部２８ｂは、プラグ２８が第２原料導入路２４に装着された状態において、その先端部２８ｃが、流出通路２３に臨む長さとされている。
【００４０】
流出通路２３は、混合チャンバ２７の幅方向および厚さ方向の略中央位置で、長手方向他方端面３０ｂから長手方向一方端面３０ａに至る途中（原料通路３１の手前）までを、その長手方向に沿って穿孔形成されており、混合チャンバ２７の長手方向他方端面３０ｂに形成された流出通路２３の他方側端部の開口部分が流出口２２として形成されている。また、流出通路２３の一方側端部は、混合チャンバ２７の長手方向一方端面３０ａ側に形成された第１原料導入路２０が略Ｔ字状に連通されており、その流出通路２３の一方側端部が、混合部１９として形成されている。
【００４１】
すなわち、混合部１９は、流出通路２３の一方側端部において、各第１原料導入路２０がＴ字状に連通される流出通路２３の空間として形成されている。この混合部１９には、たとえば、図２に示すように、不活性流体が導入される不活性流体導入路２１が、混合チャンバ２７の厚さ方向両側面４２ａから厚さ方向に沿って内側へ穿孔されていることにより、それぞれ連通されている。
【００４２】
すなわち、この混合部１９においては、略同一平面上において、各第１原料導入路２０が互いに所定間隔を隔てて対向配置され、各不活性流体導入路２１が、各第１原料導入路２０の対向方向と直交する方向において、互いに所定間隔を隔てて対向配置されている。また、この不活性流体導入路２１には、不活性流体噴射ノズル４３を装着するための図示しないネジ溝が形成されており、不活性流体噴射ノズル４３が対向方向からそれぞれ螺合されることにより、装着されている。
【００４３】
不活性流体噴射ノズル４３は、図６に示すように、たとえば、六角栓部３７と杆部３９とを一体的に備えている。杆部３９の六角栓部３７側との連結部付近には、ネジ山３９ａが形成されており、このネジ山３９ａと不活性流体導入路２１のネジ溝とを螺合させることにより、不活性流体噴射ノズル４３を不活性流体導入路２１に装着できるように構成されている。また、不活性流体噴射ノズル４３の杆部３９は、不活性流体噴射ノズル４３が不活性流体導入路２１に装着された状態において、その先端部３９ｂが、不活性流体導入路２１が混合部１９に臨む長さとされている（図４参照）。また、不活性流体噴射ノズル４３の内部４３ａは、不活性流体噴射ノズル４３の六角栓部３７から杆部３９の長手方向に沿って穿孔形成されており、その一端の六角栓部３７側の開口に接続部材４６（図２参照）が接続されている。また、不活性流体噴射ノズル４３の内部４３ａは、その先端が先細状に形成されており、その先端部分の孔径Ｂが０．１〜１．０ｍｍφとされている。これにより、高圧で供給された不活性流体の確実な噴射を確保している。
【００４４】
そして、各原料定量供給ポンプ８および９から供給される原料が原料噴射ノズル２９の先端部分から導入され、各不活性流体定量供給ポンプ１２および１３から供給される不活性流体が不活性流体噴射ノズル４３の先端部分から導入されることによって、この混合部１９において、原料と不活性流体とが衝突混合されるように構成されている。
【００４５】
なお、図２に示すように、混合チャンバ２７の厚さ方向両側面４２ａには、不活性流体噴射ノズル４３を支持するための支持板４２ｂが設けられており、各不活性流体定量供給ポンプ１２および１３から供給される不活性流体は、Ｔ字ジョイント４４を介して、混合チャンバ２７の厚さ方向両側面４２ａにおいて、支持板４２ｂに支持され、各不活性流体導入路２１に装着されている各不活性流体噴射ノズル４３に、接続部材４６を介して供給される。
【００４６】
また、図４に示すように、流出通路２３の途中であって、混合チャンバ２７の長手方向途中部に形成された各第２原料導入路２４との対向位置には、流出通路２３内における圧力を検知するための圧電素子を先端部に備える圧力センサ４５が設けられている。
【００４７】
そして、図４に示す態様では、混合チャンバ２７の長手方向一方端面３０ａ側に形成された各第１原料導入路２０に原料噴射ノズル２９が螺着され、混合チャンバ２７の長手方向途中部に形成された各第２原料導入路２４および混合チャンバ２７の長手方向他方端面３０ｂ側に形成された各第２原料導入路２４にプラグ２８が螺着されている。
【００４８】
また、図１に示すように、各高圧加熱ヒータ１６および１７は、各予備混合ユニット１４および１５の下流側にそれぞれ接続されており、各混合ユニット１４および１５において予備混合された原料および不活性流体の混合物中において、原料に不活性流体を連続的に溶解させるように構成されている。より具体的には、各高圧加熱ヒータ１６および１７は、耐圧配管の周りにヒータが設けられており、原料および不活性流体の混合物を、耐圧配管中に通過させて、そのまま加圧（保圧）しながら必要によりヒータで加熱することにより、原料に不活性流体を連続的に溶解させるように構成されている。これにより、予備混合ユニット１４および１５において、予備混合された予備混合物が、加圧および／または加熱されるため、原料に不活性流体を十分に溶解することができ、セル径の小さなマイクロセルラー発泡成形体を良好に成形することができる。
【００４９】
混合ヘッド４は、各高圧加熱ヒータ１６および１７の下流側において、これら高圧加熱ヒータ１６および１７と接続されており、各高圧加熱ヒータ１６および１７において不活性流体が溶解された各原料を混合して、高圧で射出し、反応させながら金型５に注入するように構成されている。
【００５０】
金型５には、たとえば、窒素ボンベなどの加圧ボンベ１８が接続されており、ＲＩＭ成形の前に、キャビティ内を予圧できるように構成されている。なお、この金型５には、図示しない加熱ヒータが設けられるとともに、発泡により発生するガスを外部に放出するための図示しないガス抜き用の調整弁が設けられている。
【００５１】
次に、このように構成された反応射出成形装置１を用いて、マイクロセルラーポリウレタンフォームを成形する方法について説明する。
【００５２】
まず、イソシアネート供給ユニット２における工程について説明する。イソシアネート供給ユニット２では、図１に示すように、まず、原料タンク６に貯蔵されているイソシアネート成分を、原料定量供給ポンプ８によって、たとえば、８〜３０ＭＰａの圧力で、予備混合ユニット１４に供給するとともに、それと同時に、不活性流体タンク１０に貯蔵されている不活性流体を、不活性流体定量供給ポンプ１２によって、たとえば、８〜３０ＭＰａの圧力で、予備混合ユニット１４に供給する。
【００５３】
これによって、イソシアネート成分および不活性流体が高圧で予備混合ユニット１４に供給される。イソシアネート成分および不活性流体の供給量は、後述するポリオール成分および不活性流体の供給量との合計において、原料全体（イソシアネート成分、ポリオール成分および不活性流体の合計）に対して、不活性流体が０．０５〜２０重量％となるように調製することが好ましい。
【００５４】
一方、イソシアネート供給ユニット２の予備混合ユニット１４においては、原料定量供給ポンプ８によって原料タンク６から供給されたイソシアネート成分が、図４に示すように、予備混合ユニット１４の原料流入口２５から導入される。原料流入口２５から導入されたイソシアネート成分は、原料通路３１へ略Ｔ字状に二分して流入され、原料通路３１の幅方向両端部から各分配通路３２へそれぞれ流出される。
【００５５】
次いで、各分配通路３２に流入されたイソシアネート成分は、混合チャンバ２７の長手方向一方端面３０ａ側の第１原料導入路２０に装着された原料噴射ノズル２９の流通孔４１に流入し、挿通孔４０を介して、その先端部３８ｂから混合部１９へ高圧で流入される。
【００５６】
一方、混合部１９には、不活性流体定量供給ポンプ１２から不活性流体導入路２１に装着された不活性流体噴射ノズル４３を介して不活性流体が高圧で流入されるので、混合部１９に流入したイソシアネート成分は、不活性流体噴射ノズル４３から流入した不活性流体と衝突混合される。このようにして、混合部１９において衝突混合されたイソシアネート成分および不活性流体の混合物は、流出通路２３の下流側へ向かって流通され、流出口２２から高圧加熱ヒータ１６に向かって流出される。
【００５７】
なお、予備混合ユニット１４における混合圧（圧力センサ４５により検知される流出通路２３内の混合圧）は、５〜３０ＭＰａとなるように設定することが好ましい。
【００５８】
このように、イソシアネート成分および不活性流体を予備混合ユニット１４において連続的に予備混合した後、次いで、図１に示すように、高圧加熱ヒータ１６において、その予備混合物を、加圧（保圧）および／または加熱することにより、イソシアネート成分中に不活性流体を連続的に溶解する。不活性流体をイソシアネート成分中に溶解するための条件は、イソシアネート成分中に不活性流体を十分に溶解させることができれば、好ましくは、実質的に完全溶解させることができれば、特に制限はなく、その目的および用途などによって適宜調整すればよいが、たとえば、５〜３０ＭＰａ、１〜５００秒で、溶解温度は、３０〜１００℃であることが好ましい。
【００５９】
次に、ポリオール供給ユニット３における工程について説明する。ポリオール供給ユニット３では、図１に示すように、まず、原料タンク７に貯蔵されているポリオール成分を、原料定量供給ポンプ９によって、たとえば、８〜３０ＭＰａの圧力で、予備混合ユニット１５に供給するとともに、それと同時に、不活性流体タンク１１に貯蔵されている不活性流体を、不活性流体定量供給ポンプ１３によって、たとえば、８〜３０ＭＰａの圧力で、予備混合ユニット１５に供給する。
【００６０】
これによって、ポリオール成分および不活性流体が高圧で予備混合ユニット１５に供給される。ポリオール成分および不活性流体の供給量は、上記したイソシアネート成分および不活性流体の供給量との合計において、原料全体（イソシアネート成分、ポリオール成分および不活性流体の合計）に対して、不活性流体が０．０５〜２０重量％となるように調製することが好ましい。
【００６１】
一方、ポリオール供給ユニット３の予備混合ユニット１５においては、原料定量供給ポンプ９によって原料タンク７から供給されたポリオール成分が、図４に示すように、予備混合ユニット１５の原料流入口２５から導入される。原料流入口２５から導入されたポリオール成分は、原料通路３１へ略Ｔ字状に二分して流入され、原料通路３１の幅方向両端部から各分配通路３２へそれぞれ流出される。
【００６２】
次いで、各分配通路３２に流入されたポリオール成分は、混合チャンバ２７の長手方向一方端面３０ａ側の第１原料導入路２０に装着された原料噴射ノズル２９の流通孔４１に流入し、挿通孔４０を介して、その先端部３８ｂから混合部１９へ高圧で流入される。
【００６３】
一方、混合部１９には、不活性流体定量供給ポンプ１３から不活性流体導入路２１に装着された不活性流体噴射ノズル４３を介して不活性流体が高圧で流入されるので、混合部１９に流入したポリオール成分は、不活性流体噴射ノズル４３から流入した不活性流体と衝突混合される。このようにして、混合部１９において衝突混合されたポリオール成分および不活性流体の混合物は、流出通路２３の下流側へ向かって流通され、流出口２２から高圧加熱ヒータ１７に向かって流出される。
【００６４】
なお、予備混合ユニット１５における混合圧（圧力センサ３３により検知される流出通路２３内の混合圧）は、５〜３０ＭＰａとなるように設定することが好ましい。
【００６５】
このように、ポリオール成分および不活性流体を予備混合ユニット１５において連続的に予備混合した後、次いで、高圧加熱ヒータ１７において、その予備混合物を、加圧（保圧）および／または加熱することにより、ポリオール成分中に不活性流体を連続的に溶解する。不活性流体をポリオール成分中に溶解するための条件は、ポリオール成分中に不活性流体を十分に溶解させることができれば、好ましくは、実質的に完全溶解させることができれば、特に制限はなく、その目的および用途などによって適宜調整すればよいが、たとえば、５〜３０ＭＰａ、１〜５００秒で、溶解温度は、３０〜１００℃であることが好ましい。
【００６６】
そして、高圧加熱ヒータ１６において不活性流体が溶解されたイソシアネート成分、および、高圧加熱ヒータ１７において不活性流体が溶解されたポリオール成分を、混合ヘッド４において混合して、高圧で射出し、反応させながら金型５に注入する。なお、混合ヘッド４における反応混合圧力は、５〜２５０ＭＰａであることが好ましい。また、イソシアネート成分とポリオール成分との反応当量比（イソシアネート活性基：ポリオール活性基）は、条件によって適宜選択すればよい。
【００６７】
また、金型５は、加圧ボンベ１８によって、好ましくは、０〜１５ＭＰａで予圧し、さらに、２０〜１５０℃で恒温しておくことが好ましい。予圧しておくことにより、不活性流体の膨張速度を抑えて、微細なセルを形成することができる。
【００６８】
そして、反応終了後、金型５を常温まで減圧し、型開きすることによって、マイクロセルラーポリウレタンフォームを得ることができる。このようにして得られるマイクロセルラーポリウレタンフォームは、１００μｍ以下、好ましくは、３０μｍ以下の微細なセル径を有するものであって、各種の分野において、有効に用いることができる。
【００６９】
このように、この実施形態のポリウレタンフォームの反応射出成形装置１では、イソシアネート供給ユニット２において、イソシアネート成分が原料定量供給ポンプ８によって定量供給されるとともに、不活性流体が不活性流体定量供給ポンプ１２によって定量供給され、それらイソシアネート成分および不活性流体が、常に一定の割合で予備混合ユニット１４によって連続的に予備混合された後、高圧加熱ヒータ１６によって、イソシアネート成分に不活性流体が連続的に溶解される。
【００７０】
また、ポリオール供給ユニット３において、ポリオール成分が原料定量供給ポンプ９によって定量供給されるとともに、不活性流体が不活性流体定量供給ポンプ１３によって定量供給され、それらポリオール成分および不活性流体が、常に一定の割合で予備混合ユニット１５によって連続的に予備混合された後、高圧加熱ヒータ１７によって、ポリオール成分に不活性流体が連続的に溶解される。
【００７１】
そして、混合ヘッド４によって、不活性流体が溶解されたイソシアネート成分およびポリオール成分が、高圧で射出され、反応されながら金型に注入されることにより、ＲＩＭ成形が行なわれる。
【００７２】
そして、この実施形態のポリウレタンフォームの反応射出成形装置１を用いてキャビティ容量の大きい金型５に、大量のイソシアネート成分および大量のポリオール成分を、反応させながら高圧で射出する場合には、イソシアネート供給ユニット２およびポリオール供給ユニット３のそれぞれから、大量のイソシアネート成分および大量のポリオール成分を供給する必要があるが、この反応射出成形装置１では、各予備混合ユニット１４および１５において、プラグ２８または原料噴射ノズル２９を、第１原料導入路２０および第２原料導入路２４に選択的に装着することができるので、そのようなイソシアネート成分およびポリオール成分の導入量に対応することができる。
【００７３】
すなわち、この各予備混合ユニット１４および１５では、たとえば、図７に示すように、６つの原料噴射ノズル２９を、第１原料導入路２０および第２原料導入路２４のすべてに装着することにより、大量のイソシアネート成分または大量のポリオール成分を不活性流体と、圧力損失を低減しつつ混合することができる。
【００７４】
すなわち、図７に示す態様では、各原料定量供給ポンプ８および９によって、各原料タンク６および７から供給されたイソシアネート成分またはポリオール成分が、原料流入口２５から導入されると、原料流入口２５から流入されたイソシアネート成分またはポリオール成分は、原料通路３１へ略Ｔ字状に二分して流入され、原料通路３１の幅方向両端部から各分配通路３２へそれぞれ流出される。
【００７５】
次いで、各分配通路３２に流入されたイソシアネート成分またはポリオール成分は、まず、その一部が、混合チャンバ２７の長手方向一方端面３０ａ側の第１原料導入路２０に装着された原料噴射ノズル２９において、流通孔４１を介して、挿通孔４０に流入される。また、その第１原料導入路２０に装着された原料噴射ノズル２９の流通孔４１を流通したイソシアネート成分またはポリオール成分は、さらにその一部が、長手方向途中の第２原料導入路２４に装着された原料噴射ノズル２９において、流通孔４１を介して、挿通孔４０に流入される。また、混合チャンバ２７の長手方向途中部の第２原料導入路２４に装着された原料噴射ノズル２９の流通孔４１を流通したイソシアネート成分またはポリオール成分は、さらにその残部が、長手方向他方端面３０ｂ側の第２原料導入路２４に装着された原料噴射ノズル２９において、流通孔４１を介して挿通孔４０に流入される。
【００７６】
そして、混合チャンバ２７の長手方向一方端面３０ａ側に装着された原料噴射ノズル２９の挿通孔４０に流入されたイソシアネート成分またはポリオール成分は、その原料噴射ノズル２９の先端部３８ｂから混合部１９へ噴射され、上記したように、不活性流体噴射ノズル４３から噴射された不活性流体と衝突混合される。そして、混合部１９において衝突混合されたイソシアネート成分またはポリオール成分および不活性流体の混合物は、流出通路２３の下流側に向かって流通される。
【００７７】
次いで、混合チャンバ２７の長手方向途中の第２原料導入路２４に装着された原料噴射ノズル２９の挿通孔４０に流入されたイソシアネート成分またはポリオール成分は、その原料噴射ノズル２９の先端部３８ｂから流出通路２３に流出され、混合部１９から流通される混合物にさらに混合される。
【００７８】
さらに、混合チャンバ２７の長手方向他方端面３０ｂ側の第２原料導入路２４に装着された原料噴射ノズル２９の挿通孔４０に流入されたイソシアネート成分またはポリオール成分は、その原料噴射ノズル２９の先端部３８ｂから流出通路２３に流入され、混合部１９から流通され混合チャンバ２７の長手方向途中の原料噴射ノズル２９から流出されたイソシアネート成分またはポリオール成分が混合された混合物にさらに混合される。
【００７９】
そして、このように混合部１９から流通され、混合チャンバ２７の長手方向途中の第２原料導入路２４に装着された原料噴射ノズル２９および混合チャンバ２７の長手方向他方端面３０ｂ側の第２原料導入路２４に装着された原料噴射ノズル２９によって、段階的にイソシアネート成分またはポリオール成分がさらに混合された予備混合物は、流出口２２から各高圧ヒータ１６および１７に向けて流出される。
【００８０】
このように、各予備混合ユニット１４および１５では、混合部１９において原料と不活性流体とが衝突混合されると、図４に示すように、プラグ２８によって混合チャンバ２７に形成された第２原料導入路２４が閉塞された状態では、混合部１９において不活性流体と原料とが混合された予備混合物が、混合部１９から流出通路２３を通って流出口２２から流出される一方で、図７に示すように、原料噴射ノズル２９によって混合チャンバ２７に形成された各第２原料導入路２４が開放された状態では、混合部１９において不活性流体と原料とが混合された予備混合物に、その予備混合物が混合部１９から流出通路２３を通って流出口２２に至るまでに、混合チャンバ２７の長手方向途中の第２原料導入路２４に装着された原料噴射ノズル２９および混合チャンバ２７の長手方向他方端面３０ｂ側の第２原料導入路２４に装着された原料噴射ノズル２９からさらに原料が段階的に混合される。そのため、大量の原料を連続的に混合しても、それらを段階的に導入することにより、混合に伴う圧力損失を低減することができる。その結果、キャビティ容量の大きい金型５に大量の原料を供給して、高射出速度で原料を射出しても、安定したマイクロセルラー発泡成形体を成形することができる。
【００８１】
また、各予備混合ユニット１４および１５の混合チャンバ２７には、原料流入口２５と第１原料導入路２０および第２原料導入路２４とに連通する流入通路２６が形成されており、この原料流入口２５から原料を流入させれば、流入通路２６を介して、その原料を、第１原料導入路２０から混合部１９へ、また、第２原料導入路２４から流出通路２３へ導入させることができる。
【００８２】
そのため、原料流入口２５から第１原料導入路２０および第２原料導入路２４に至るまでの原料が流入される通路を簡略化することができるので、装置のコンパクト化を図ることができる。また、原料を原料流入口２５から流入させるのみの簡易な構成により、その原料を第１原料導入路２０および第２原料導入路２４から混合部１９および流出通路２３に導入して、不活性流体と大量の原料を圧力損失を低減しつつ混合することができる。
【００８３】
また、各予備混合ユニット１４および１５では、各予備混合ユニット１４および１５に導入する原料の導入量に対応して、第１原料導入路２０および第２原料導入路２４に、プラグ２８または原料噴射ノズル２９を選択的に装着することによって、簡易な構成および操作で、大量の原料や不活性流体を任意の割合で、圧力損失を低減しつつ混合することができる。
【００８４】
なお、第２原料導入路２４が、混合チャンバ２７に設けられる数は、上記の実施形態に制限されず、反応射出成形装置１の使用態様や、導入するイソシアネート成分およびポリオール成分の導入量によって適宜変更することができる。
【００８５】
したがって、第２原料導入路２４に装着される原料噴射ノズル２９またはプラグ２８の数および組み合わせは、図４および図７に示す態様に制限されず、導入するイソシアネート成分およびポリオール成分の導入量によって適宜変更することができる。たとえば、図７に示す実施形態においては、混合チャンバ２７の第１原料導入路２０および各第２原料導入路２４のすべてに６つの原料噴射ノズル２９を装着したが、１対の第１原料導入路２０および長手方向途中または長手方向他方端面３０ｂ側に設けられた１対の第２原料導入路２４のそれぞれに４つの原料噴射ノズル２９を装着し、残りの長手方向他方端面３０ｂ側または長手方向途中に設けられた１対の第２原料導入路２４に２つのプラグ２８を装着してもよい。
【００８６】
なお、この実施形態のポリウレタンフォームの反応射出成形装置１において、用いられる不活性流体は、常温常圧において不活性ガスである二酸化炭素や窒素であり、その条件により、ガス状態であっても、液体状態であってもよく、また、不活性流体定量供給ポンプ１２および１３により定量供給され、少なくとも予備混合ユニット１４および１５によって連続的に予備混合された後には、高温高圧状態あるいは超臨界状態となるように条件設定されていることが好ましい。
【００８７】
以上、本発明の反応射出成形装置１の一実施形態について説明したが、本発明は、その他の実施形態にも適用することができる。すなわち、本発明の反応射出成形装置１では、イソシアネート供給ユニット２およびポリオール供給ユニット３を、大略同一の装置構成として、その両方に、原料定量供給ポンプ８および９、不活性流体定量供給ポンプ１２および１３、予備混合ユニット１４および１５、高圧加熱ヒータ１６および１７を設けたが、その目的および用途によっては、イソシアネート供給ユニット２およびポリオール供給ユニット３のいずれか片方のみに、これら不活性流体定量供給ポンプ１２および１３、予備混合ユニット１４および１５、高圧加熱ヒータ１６および１７を設けるように構成してもよい。
【００８８】
また、本発明の反応射出成形装置１では、硬質、半硬質および軟質の、いずれのポリウレタンフォームについても適用することができる。
【００８９】
さらに、上記の説明では、本発明の反応射出成形装置１を、マイクロセルラーポリウレタンフォームの製造に適用した例を示したが、本発明の反応射出成形装置１は、これに限らず、２成分を反応させて得ることができる発泡成形体であれば、広く適用することができ、たとえば、ポリアミド樹脂発泡成形体、ジシクロペンタジエン樹脂発泡成形体、不飽和ポリエステル樹脂発泡成形体、アクリラメイト樹脂発泡成形体、エポキシ樹脂発泡成形体などにも適用することができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明によれば、大量の原料を連続的に混合しても、それらを段階的に導入することにより、混合に伴う圧力損失を低減することができる。その結果、高射出速度で射出しても、安定した発泡成形体を成形することができる。
【００９１】
請求項２に記載の発明によれば、不活性流体と大量の原料とを任意の割合で、圧力損失を低減しつつ混合することができる。
【００９２】
請求項３に記載の発明によれば、装置のコンパクト化を図りつつ、不活性流体と大量の原料とを、圧力損失を低減しつつ混合することができる。
【００９３】
請求項４に記載の発明によれば、簡易な構成および操作で、原料や不活性流体を任意の割合で、圧力損失を低減しつつ混合することができる。
【００９４】
請求項５に記載の発明によれば、簡易な構成で、原料を確実に流出通路に流出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反応射出成形装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す反応射出成形装置の予備混合ユニットの概略正面図である。
【図３】図１に示す反応射出成形装置の予備混合ユニットの概略側面図である。
【図４】図３に示す予備混合ユニットの側断面図である。
【図５】原料噴射ノズルを示す概略構成図であり、（ａ）は、側断面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線の正断面図である。
【図６】不活性流体噴射ノズルの側断面図である。
【図７】原料噴射ノズルが第１原料導入路および第２原料導入路に装着された状態の一例を示す予備混合ユニットの側断面図である。
【符号の説明】
１  反応射出成形装置
４  混合ヘッド
５  金型
８、  ９  原料定量供給ポンプ
１２、１３  不活性流体定量供給ポンプ
１４、１５  予備混合ユニット
１６、１７  高圧加熱ヒータ
１９  混合部
２０  第１原料導入路
２１  不活性流体導入路
２２  流出口
２３  流出通路
２４  第２原料導入路
２５  原料流入口
２６  流入通路
２７  混合チャンバ
２８  プラグ
２９  原料噴射ノズル
４０  挿通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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