(57)【要約】【課題】温度コントロールのタイムラグをなくして液状原料の原料温度を適正にコントロールする。【解決手段】第１及び第２原料送給経路１１，１３内の原料温度を第１及び第２温度センサ２１，２５でそれぞれ検出し、ポリオール及びイソシアネートの原料温度が予め設定された注入温度設定範囲の下限温度を下回ったとき、下限温度に達するまで第１ポンプ２３を駆動してポリオールをポリオールタンク１５とミキシングヘッド９との間で個別に循環させるとともに、第２ポンプ２７を駆動してイソシアネートをイソシアネートタンク１７とミキシングヘッド９との間で個別に循環させ、原料温度が下限温度に達した後、ポリオール及びイソシアネートをミキシングヘッド９で合流させて成形型１のキャビティ内に注入する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混ざり合うことで反応する種類の異なる液状原料を各々の原料タンクからポンプの駆動により異なる原料送給経路を経てミキシングヘッドに送給して該ミキシングヘッドで合流させて成形型のキャビティ内に注入する原料注入方法であって、
上記各原料送給経路内の原料温度を温度センサで検出し、上記各液状原料の原料温度が予め設定された注入温度設定範囲の下限温度を下回ったとき、該下限温度に達するまで上記ポンプを駆動して各液状原料を混ざり合わないように上記各原料タンクと上記ミキシングヘッドとの間で個別に循環させ、上記各液状原料の原料温度が下限温度に達した後、各液状原料を上記ミキシングヘッドで合流させて上記成形型のキャビティ内に注入することを特徴とする原料注入方法。
【請求項２】
混ざり合うことで反応する種類の異なる液状原料を各々の原料タンクからポンプの駆動により異なる原料送給経路を経てミキシングヘッドに送給して該ミキシングヘッドで合流させて成形型のキャビティ内に注入する原料注入方法であって、
上記各原料送給経路内の原料温度を温度センサで検出し、上記各液状原料の原料温度が予め設定された注入温度設定範囲内にあって上記ポンプが停止している状態から各液状原料を上記成形型のキャビティ内に注入する際、この注入に先立って上記ポンプを所定時間駆動して各液状原料を混ざり合わないように上記各原料タンクと上記ミキシングヘッドとの間で個別に循環させた後、各液状原料を上記ミキシングヘッドで合流させて上記成形型のキャビティ内に注入することを特徴とする原料注入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂成形品を反応注入成形する際、種類の異なる液状原料を成形型のキャビティ内に注入する原料注入方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平７−３２９０７７号公報には、ウレタン成形品を成形する際、ポリオールとイソシアネートとを成形型のキャビティに注入して反応硬化させる技術が開示されている。
【０００３】
特開平６−１５５５５５号公報には、押出成形機の加熱筒に水路を通してこの水路を循環する循環水の温度を温度センサで検出し、この検出値に基づき上記加熱筒内のスクリュの回転数をコントロールして加熱筒内の原料温度をコントロールする技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の前者の公報例のように、種類の異なる液状原料を反応硬化させる場合、液状原料の反応速度が遅いと反応が完了するまでの時間が長くなり量産性に乏しくなる一方、逆に反応速度が速過ぎると液状原料が早期に反応硬化して成形型のキャビティ内の隅々にまで行き渡り難くなって欠肉が発生するため、液状原料の反応速度を適正にコントロールすることが要求される。
【０００５】
そこで、後者の公報例のような温度管理を適用することが考えられるが、このやり方は循環水の温度変化に応じて原料温度を間接的にコントロールしているため、温度コントロールにタイムラグが生じて液状原料の原料温度を適正にコントロールすることができない。
【０００６】
この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、温度コントロールのタイムラグをなくして液状原料の原料温度を適正にコントロールすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明は、液状原料の原料温度を直接にコントロールすることを特徴とする。
【０００８】
具体的には、この発明は、混ざり合うことで反応する種類の異なる液状原料を各々の原料タンクからポンプの駆動により異なる原料送給経路を経てミキシングヘッドに送給して該ミキシングヘッドで合流させて成形型のキャビティ内に注入する原料注入方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、上記各原料送給経路内の原料温度を温度センサで検出し、上記各液状原料の原料温度が予め設定された注入温度設定範囲の下限温度を下回ったとき、該下限温度に達するまで上記ポンプを駆動して各液状原料を混ざり合わないように上記各原料タンクと上記ミキシングヘッドとの間で個別に循環させ、上記各液状原料の原料温度が下限温度に達した後、各液状原料を上記ミキシングヘッドで合流させて上記成形型のキャビティ内に注入することを特徴とする。
【００１０】
上記の構成により、請求項１に記載の発明では、液状原料の温度が原料送給経路内で温度センサにより直接に検出されるため、温度コントロールにタイムラグがなく、液状原料の原料温度が適正にコントロールされる。したがって、液状原料の反応速度が遅過ぎたり速過ぎたりせずに反応に適した理想的な速度になり、量産性が高まるとともに欠肉による成形欠陥がなくなる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、上記各原料送給経路内の原料温度を温度センサで検出し、上記各液状原料の原料温度が予め設定された注入温度設定範囲内にあって上記ポンプが停止している状態から各液状原料を上記成形型のキャビティ内に注入する際、この注入に先立って上記ポンプを所定時間駆動して各液状原料を混ざり合わないように上記各原料タンクと上記ミキシングヘッドとの間で個別に循環させた後、各液状原料を上記ミキシングヘッドで合流させて上記成形型のキャビティ内に注入することを特徴とする。
【００１２】
上記の構成により、請求項２に記載の発明では、液状原料は注入に先立って原料タンクとミキシングヘッドとの間で循環することで原料温度が全体に均一になり、品質の安定した良好な樹脂成形品が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る原料注入方法を図１に示す反応注入成形装置を用いて説明するが、その前に、上記反応注入成形装置の構成について説明する。
【００１４】
図１において、１は上型３と下型５とからなる成形型であり、該成形型１は、図２の型閉じ状態で上型３と下型５との間にキャビティ７が形成されている。上記上型３にはミキシングヘッド９が装着され、該ミキシングヘッド９先端はキャビティ７に臨んでいる。上記ミキシングヘッド９には２つの異なる第１原料送給経路１１と第２原料送給経路１３とがそれぞれ接続され、上記第１原料送給経路１１は、往路１１ａと復路１１ｂとで構成され、第１液状原料としてのポリオールを貯留するポリオールタンク（第１原料タンク）１５と上記ミキシングヘッド９とを連結している。一方、上記第２原料送給経路１３は、往路１３ａと復路１３ｂとで構成され、第２液状原料としてのイソシアネートを貯留するイソシアネートタンク（第２原料タンク）１７と上記ミキシングヘッド９とを連結している。上記第１原料送給経路１１内のポリオールと第２原料送給経路１３内のイソシアネートという種類の異なる液状原料は、上記ミキシングヘッド９内で図示しないプランジャの進退作動により合流したり、合流が阻止されるようになっていて、合流して混ざり合うことで反応するようになっている。図２中、１９は第１及び第２原料送給経路１１，１３を収容する配管である。上記第１原料送給経路１１の往路１１ａには第１温度センサ２１と第１ポンプ２３とがそれぞれ介設され、同様に、上記第２原料送給経路１３の往路１３ａにも第２温度センサ２５と第２ポンプ２７とがそれぞれ介設されている。上記ミキシングヘッド９内のプランジャ、第１温度センサ２１、第１ポンプ２３、第２温度センサ２５及び第２ポンプ２７は共に制御装置２９に接続されている。該制御装置２９は、記憶されている成形に必要なプログラムに基づき上記ミキシングヘッド９内のプランジャを進退作動させるとともに、第１及び第２ポンプ２３，２７を駆動・停止させるようになっている。また、この制御装置２９は、上記第１及び第２温度センサ２１，２５の検出信号を受けて上記第１及び第２ポンプ２３，２７の駆動・停止と、上記ミキシングヘッド９内のプランジャの進退作動とをコントロールするようにもなっている。さらに、上記制御装置２９は成形型１の型締め状態の信号を受けて上記プランジャの進退作動をコントロールするようにもなっている。なお、第１及び第２温度センサ２１，２５は、成形型１近傍の液状原料の温度を検出することが好ましいため、ミキシングヘッド９近傍に配設されているが、図１では、簡略的にミキシングヘッド９より若干離れた位置に図示している。
【００１５】
次に、上述の如く構成された反応注入成形装置を用いてウレタン成形品を成形する際の原料注入方法を説明する。
【００１６】
通常、準備段階では注入成形に備えて、ポリオールタンク１５内のポリオールとイソシアネートタンク１７内のイソシアネートは、予め反応に適する原料温度にそれぞれ設定されている。
【００１７】
ウレタン成形品を連続生産する場合、第１ポンプ２３及び第２ポンプ２７をそれぞれ駆動してポリオールを第１原料送給経路１１の往路１１ａ、ミキシングヘッド９及び復路１１ｂに送給し、ポリオールタンク１５とミキシングヘッド９との間で循環させるとともに、イソシアネートを第２原料送給経路１３の往路１３ａ、ミキシングヘッド９及び復路１３ｂに送給し、イソシアネートタンク１７と上記ミキシングヘッド９との間で循環させる。この際、ポリオールとイソシアネートがミキシングヘッド９で混ざり合わないようにミキシングヘッド９内のプランジャを進出作動させて個別に各々の原料送給経路１１，１３で循環させる。一方、成形型１では、上型３に基材３１をセットするとともに下型５に表皮３３をセットして注入成形に備える。１注入毎にミキシングヘッド９内のプランジャを後退作動に切り換え、ポリオールとイソシアネートをミキシングヘッド９で合流させて混合液３５とし、この混合液３５を成形型１のキャビティ７内に注入する。これら第１及び第２ポンプ２３，２７の駆動及びミキシングヘッド９内のプランジャの切換えは制御装置２９の指令により行われる。成形型１のキャビティ７内に注入された混合液３５は時間の経過と共に反応硬化してウレタン成形品が成形される。
【００１８】
ところで、上記第１原料送給経路１１内のポリオールの原料温度は第１温度センサ２１により常時検出されているとともに、上記第２原料送給経路１３内のイソシアネートの原料温度は第２温度センサ２５により常時検出され、これら検出値は制御装置２９に入力されている。制御装置２９には、反応が速やかに行われるように予め設定されたポリオール及びイソシアネートの注入温度設定範囲が記憶されている。この注入温度設定範囲は、図３に示すように、理想とする原料温度をｔ℃とすると、これを境にして±２℃に亘る範囲に設定されている。ここで、第１原料送給経路１１内のポリオールの原料温度が、上記注入温度設定範囲の下限温度（ｔ−２）℃を下回ったとき、制御装置２９から第１ポンプ２３に駆動信号を出力して該下限温度に達するまで第１ポンプ２３を駆動してポリオールをポリオールタンク１５とミキシングヘッド９との間で循環させる。同様に、第２原料送給経路１３内のイソシアネートの原料温度が、予め設定された注入温度設定範囲の下限温度を下回ったとき、制御装置２９から第２ポンプ２７に駆動信号を出力して該下限温度に達するまで第２ポンプ２７を駆動してイソシアネートをイソシアネートタンク１７とミキシングヘッド９との間で循環させる。この際、ポリオールとイソシアネートとがミキシングヘッド９内で混ざり合わないようにプランジャを進出作動させて個別に循環させる。このポンプ駆動により、ポリオール及びイソシアネートが各々の第１及び第２原料送給経路１１，１３を循環する過程で粘性抵抗により発熱して温度が上昇する。上記ポリオール及びイソシアネートの原料温度が下限温度に達するとともに成形型１に表皮３３と基材３１とがセットされて型締めされていると、制御装置２９からミキシングヘッド９に作動信号を出力してミキシングヘッド９内のプランジャを後退作動に切り換え、ポリオール及びイソシアネートをミキシングヘッド９で合流させて混合液３５とし、この混合液３５を成形型１のキャビティ７内に注入する。成形型１のキャビティ７内に注入された混合液３５は時間の経過と共に反応硬化してウレタン成形品が成形される。なお、ポリオール及びイソシアネートの原料温度が下限温度に達しても成形型１が型締めされていない場合には、制御装置２９からミキシングヘッド９への作動信号が出力されず、液状原料は注入されない。
【００１９】
このように、ポリオール及びイソシアネートの原料温度を第１及び第２原料送給経路１１，１３内で第１及び第２温度センサ２１，２５により直接に検出していることから、タイムラグが生じないように温度コントロールすることができ、原料温度を適正にコントロールすることができる。したがって、ポリオール及びイソシアネートを反応が遅過ぎたり速過ぎたりすることなく反応に適した理想的な速度で反応させることができ、量産性を高めることができるとともに欠肉による成形欠陥のない品質の良好なウレタン成形品を得ることができる。
【００２０】
上述の如くポリオール及びイソシアネートの原料温度が注入温度設定範囲の下限温度に達すると、制御装置２９から第１及び第２ポンプ２３，２７に停止信号を出力して第１及び第２ポンプ２３，２７を停止させる。第１及び第２ポンプ２３，２７を停止させても、第１及び第２原料送給経路１１，１３内のポリオール及びイソシアネートは今までの粘性抵抗による余熱により注入温度設定範囲で若干温度上昇し、下限温度を下回らない。このように、ポリオール及びイソシアネートの原料温度が注入温度設定範囲内にあって第１及び第２ポンプ２３，２７が停止している状態のとき成形型１が型締めされると、成形型１への注入に先立って制御装置２９から第１及び第２ポンプ２３，２７に駆動信号を出力して第１及び第２ポンプ２３，２７を所定時間駆動させる。この際、ポリオールとイソシアネートとがミキシングヘッド９内で混ざり合わないようにプランジャを進出作動させて個別に循環させる。このポンプ駆動により、ポリオール及びイソシアネートが各々の第１及び第２原料送給経路１１，１３を個別に循環することでそれぞれ均一に混ざり合い、各々の原料温度が全体に均一になる。その後、制御装置２９からミキシングヘッド９に作動信号を出力してミキシングヘッド９内のプランジャを後退作動させ、ポリオール及びイソシアネートをミキシングヘッド９で合流させて混合液３５とし、この混合液３５を成形型１のキャビティ７内に注入する。成形型１のキャビティ７内に注入された混合液３５は時間の経過と共に反応硬化してウレタン成形品が成形される。
【００２１】
このように、ポリオール及びイソシアネートを成形型１のキャビティ７内に注入する前に、ポリオールをポリオールタンク１５とミキシングヘッド９との間で循環させるとともに、イソシアネートをイソシアネートタンク１７とミキシングヘッド９との間で循環させるようにしていることから、ポリオール及びイソシアネートの原料温度をそれぞれ全体に均一にすることができ、品質の安定した良好なウレタン成形品を得ることができる。
【００２２】
なお、上記の実施の形態では、ポリオール及びイソシアネートを液状原料としてウレタン成形品を成形する場合を例示したが、これら以外の混ざり合うことで反応する種類の異なる液状原料を用いてウレタン成形品以外の樹脂成形品を成形する場合にも適用することができるものである。
【００２３】
さらには、上記の実施の形態では、成形される樹脂成形品が、基材３１と表皮３３との間にポリオール及びイソシアネートの混合液３５を注入して反応硬化させる３層構造である場合を例示したが、基材及び表皮を有しない単層構造の樹脂成形品であってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、異なる原料送給経路内の原料温度を温度センサで直接に検出し、種類の異なる液状原料を各々の原料温度が注入温度設定範囲の下限温度に達するまで原料タンクとミキシングヘッドとの間で循環させ、原料温度が下限温度に達した後、液状原料をキャビティ内に注入するので、タイムラグが生じないように温度コントロールすることができて各液状原料の温度を適正にコントロールすることができ、各液状原料を理想的な反応速度にして量産性を高めることができるとともに欠肉による成形欠陥をなくすことができる。
【００２５】
請求項２に係る発明によれば、原料温度が注入温度設定範囲内にあって循環していない状態から種類の異なる液状原料をキャビティ内に注入する際、注入に先立って上記各液状原料を一旦循環させるので、各原料温度を全体に均一にして品質の安定した良好な樹脂成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る原料注入方法に適用される反応注入成形装置の構成図である。
【図２】成形型の断面図である。
【図３】液状原料の注入温度設定範囲とポンプ駆動のタイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　　　　成形型
７　　　　　　キャビティ
９　　　　　　ミキシングヘッド
１１　　　　　　第１原料送給経路
１３　　　　　　第２原料送給経路
１５　　　　　　ポリオールタンク（原料タンク）
１７　　　　　　イソシアネートタンク（原料タンク）
２１　　　　　　第１温度センサ
２３　　　　　　第１ポンプ
２５　　　　　　第２温度センサ
２７　　　　　　第２ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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