(57)【要約】【課題】低沸点炭化水素化合物を発泡剤として使用した硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物として使用した場合に爆発することのないポリウレタンフォームサンドイッチパネルの製造方法を提供する。【解決手段】外枠材１０内部の空間部１５に硬質ポリウレタンフォーム発泡体原液組成物Ｍを注入し、発泡硬化させて硬質ポリウレタンフォーム充填成形体を得る硬質ポリウレタンフォームを充填した成形体の製造方法であって、硬質ポリウレタンフォーム発泡体原液組成物Ｍは、低沸点炭化水素を発泡剤の主成分として含有するものであり、硬質ポリウレタンフォーム発泡体原液組成物Ｍを注入する前に外枠材１０内部の空間部１５内の空気を不活性ガスにて置換する置換工程を有し、置換工程は、伸縮自在型不活性ガス注入ノズル２０を使用する。【選択図】　　　　図１
2004106385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外枠材内部の空間部に硬質ポリウレタンフォーム発泡体原液組成物を注入し、発泡硬化させて硬質ポリウレタンフォーム充填成形体を得る製造方法であって、
前記硬質ポリウレタンフォーム発泡体原液組成物は、低沸点炭化水素を発泡剤の主成分として含有するものであり、
前記硬質ポリウレタンフォーム発泡体原液組成物を注入する前に前記外枠材内部の空間部内の空気を不活性ガスにて置換する置換工程を有し、
前記置換工程は、伸縮自在型不活性ガス注入ノズルを使用することを特徴とする硬質ポリウレタンフォーム充填成形体の製造方法。
【請求項２】
前記伸縮自在型不活性ガス注入ノズルは、伸長長さ制御機構を備えたものである請求項１に記載の硬質ポリウレタンフォーム充填成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外枠材内部の空間部に、断熱材、補強材として硬質ポリウレタンフォームを充填した、容器体、パネル等の成形体を得る製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サンドイッチパネルや容器体等の断熱材としての機能と補強材としての機能を備えた硬質ポリウレタンフォームを充填した成形体は、表面材、裏面材、及び必要に応じて表面材と裏面材との周縁部などに配設された枠材ないしスペーサー部材にて硬質ポリウレタンフォームを充填可能な空間部を形成した外枠材を作製し、該空間部に、該外枠材の端面部に形成された注入口から硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物を注入して発泡、硬化させることにより製造されている（非特許文献１、第２３８〜２３９頁）。
【０００３】
係る成形体の製造に使用される硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物においては、要求される断熱性能を満足するために、従来はフロン系発泡剤が使用されていた（非特許文献１、第１２５頁）。
【０００４】
しかるに、周知のようにフロン化合物はオゾン層を破壊するものであるのでその使用が禁止され、現在はオゾン破壊係数の小さなＨＣＦＣ化合物が使用されている。さらに２００３年においてＨＣＦＣ化合物の使用も禁止されることが国際的に決定されており、発泡剤の一つとしてノルマルペンタン、シクロペンタン等の低沸点炭化水素化合物の使用が検討されている。
【０００５】
【非特許文献１】
岩田敬治著「ポリウレタン樹脂ハンドブック」日刊工業新聞社、昭和６２年９月２５日
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ノルマルペンタン、シクロペンタン等の低沸点炭化水素化合物は可燃性の化合物であり、ガス化した状態では、空気と混合するとかなり広い濃度範囲で爆発性混合物を形成し、静電気などの火花をきっかけにして爆発する。
【０００６】
本発明の目的は、ノルマルペンタン、シクロペンタン等の低沸点炭化水素化合物を発泡剤として使用した硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物として使用した場合に爆発することのない硬質ポリウレタンフォーム充填成形材の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外枠材内部の空間部に硬質ポリウレタンフォーム発泡体原液組成物を注入し、発泡硬化させて硬質ポリウレタンフォーム充填成形体を得る硬質ポリウレタンフォームを充填した成形体の製造方法であって、
前記硬質ポリウレタンフォーム発泡体原液組成物は、低沸点炭化水素を発泡剤の主成分として含有するものであり、
前記硬質ポリウレタンフォーム発泡体原液組成物を注入する前に前記外枠材内部の空間部内の空気を不活性ガスにて置換する置換工程を有し、
前記置換工程は、伸縮自在型不活性ガス注入ノズルを使用することを特徴とする。
【０００８】
係る構成により、外枠材内に形成された空間部内の酸素を排除できる結果、発泡剤として低沸点炭化水素化合物を含む硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物を、空間部内に注入して硬質ポリウレタンフォームを形成する際に、空間部内で引火、爆発することなく硬質ポリウレタンフォーム充填成形体を製造することができる。
【０００９】
パージは、空間部内の空気を１００％不活性ガスで置換することを意味するものではなく、低沸点炭化水素が気化しても空間部内にて酸素濃度が爆発限界を下回る濃度にしかならないように置換されていればよいことを意味する。
【００１０】
特に置換工程において、伸縮自在型不活性ガス注入ノズルを使用することにより、寸法が大きな成形体を製造する場合において、長さの長い管状の不活性ガス注入ノズルを使用してこれを外枠材に出し入れするよりも簡便に、かつ余分なスペースを要することなく外枠材内の空間部の空気を不活性ガスにてパージすることができる。
【００１１】
上述の硬質ポリウレタンフォーム充填成形体の製造方法においては、前記伸縮自在型不活性ガス注入ノズルは、伸長長さ制御機構を備えたものであることが好ましい。
【００１２】
伸縮自在型不活性ガス注入ノズルの伸長長さを制御する制御機構を設けることにより、寸法の異なる種々の外枠材の空間部の、空気のパージに最も適切な位置に不活性ガス注入ノズルの吐出口を位置するように調整することができる。
【００１３】
上記製造方法において、特にポリウレタンフォームサンドイッチパネルを製造する場合には、前記不活性ガス注入ノズルの吐出口を、前記空間部の中央部より前記注入口から遠方位置まで挿入することが好ましい。
【００１４】
不活性ガス注入ノズルの吐出口が、注入口近傍であれば、注入口の反対側空間部の空気はパージされにくくなる。不活性ガス注入ノズルの吐出口位置が中央部近くで注入口に近い側である場合には、不活性ガスの吐出圧力を強くすれば、空間部内の空気を不活性ガスでパージすることは可能であるが、注入口の大きさが限定されているために不活性ガスを高圧で吐出すると空間部内の圧力が上昇しすぎて表面材ないし裏面材が内圧で変形するなどの問題が生じるおそれが有る。不活性ガス注入ノズルの吐出口を、空間部の中央部より注入口から遠方位置まで挿入することにより、比較的穏やかな条件で不活性ガスを吐出することにより、短時間で不活性ガスによる空間部の空気のパージを行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明において外枠材の空間部内の空気をパージするために使用する不活性ガスは、ノルマルペンタンやシクロペンタン等の低沸点脂肪族炭化水素と反応する成分、とりわけ酸素を含有せず、また硬質ポリウレタンフォームの形成に影響を与えない常温で気体の物質であれば、特に限定なく使用可能である。具体的には窒素、炭酸ガス、アルゴン等が例示される。これらの不活性ガスは単独で使用してもよく、また２種以上を併用してもよい。これらの不活性ガスの中でも、特に分離膜方式の窒素ガス発生機を使用して得られる窒素ガスによるパージを行うことが低コストであり、最も好ましい。
【００１６】
不活性ガスの吐出量は、製造する硬質ポリウレタンフォーム充填成形体のサイズ、不活性ガス注入ノズルの内径や長さなどを考慮して適宜設定されるが、作業性と不活性ガス供給装置の価格などを考慮すると、５０〜１５０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。
【００１７】
硬質ポリウレタンフォームを形成するための硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物は、ポリオール組成物とイソシアネート成分とを混合することにより形成される。ポリオール組成物は、ポリオール化合物、発泡剤、触媒、整泡剤を含み、必要に応じて可塑剤、低分子量多官能活性水素化合物、充填剤等が添加、混合される。ポリオール化合物、触媒、整泡剤などは、硬質ポリウレタンフォームの技術分野において公知の化合物（例えば上記非特許文献１参照）を限定なく使用することができる。
【００１８】
発泡剤としては、上述のようにノルマルペンタンやシクロペンタンなどの低沸点炭化水素化合物を主成分として使用する。主成分とは、１００％が低沸点炭化水素化合物であってもよく、一部に他の発泡剤、例えば水を使用してもよいことを意味する。
【００１９】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ここでは、硬質ポリウレタンフォーム充填成形体として代表的なものであるサンドイッチパネルの製造方法について説明する。
【００２０】
図１には、表面材１２、裏面材１４及び表面材１２と裏面材１４の間の外周縁に配設された枠材１６から形成された容器状の外枠材１０を斜視図にて示した。外枠材１０端面部を構成するの枠材１６の短辺側の中央部に注入口１８が形成されている。通常は、硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物が発泡と共に空間部内に完全に充填可能なように、外枠材１０の各隅部には、連続気泡軟質ポリウレタンフォームを充填した小さなガス抜き孔１７が設けられる。
【００２１】
図８には、枠材を使用せずに形成した外枠材１０の例を示した。図８に示した例においては、表面材１２の端部がコ字状に折り曲げられて端面部を形成すると共に裏面材１４と接合されている。外枠材１０の端面部には注入口１８が形成されている。
【００２２】
表面材、裏面材並びに枠材としては公知の材料が使用可能である。表面材と裏面材とは同一材料であっても異なった材料であってもよい。具体的には、面材としてはステンレス鋼板、メッキ鋼板、カラー鋼板、アルミ面材、樹脂パネル、クラフト紙等が例示され、枠材としては、木材、樹脂材等が例示される。
【００２３】
図２には、図１のＸ−Ｘ断面図であって、注入口１８より不活性ガス注入ノズル２０を挿入して不活性ガスを吐出し、外枠材１０の内部の空間部１５の空気をパージする状態を示したものである。不活性ガスは、供給源（図示せず）から供給され、後述する構成により、不活性ガス注入ノズル２０の先端より吐出される。不活性ガス注入ノズル２０の先端位置は、空間部１５の中央部Ｃの注入口１８から遠方位置であることが好ましく、図２において、Ｌ／Ｌ０　＝０．６〜０．８であること、即ち空間部の長辺長さの６０〜８０％位置であることが好ましい。この範囲において、最も有効にかつ短時間で不活性ガス置換を行うことができる。
【００２４】
不活性ガス注入ノズル２０の外径は、注入口１８の内径より小さくし、パージされた空気を主としてこの不活性ガス注入ノズル２０と注入口１８の空隙から排出可能に構成される。
【００２５】
図３には、伸縮自在型不活性ガス注入ノズルの例を断面図にて示した。図３に例示した伸縮自在型不活性ガス注入ノズルは、入れ子管タイプ（テレスコピックタイプ）の伸縮自在型ノズルであり、管内を不活性ガスが流通するように構成されている。入れ子管タイプ伸縮自在型ノズルは、伸縮作用を構成する管体３３Ａ〜３３Ｄにて構成され、管体３３Ｄは、管体３３ＣとＰ部にてシール状態にて摺動可能でかつ管体３３Ｃが管体３３Ｄの内部に収容された縮退状態と管体３３Ｃが管体３３Ｄから進出して２段の長さになった状態との間で伸縮自在である。管体３３Ｃは管体３３Ｂと、管体３３Ｂは管体３３Ａとそれぞれ同様に摺動かつ伸縮自在である。図３においては、管体数４の例を示したが、これに限定されるものではない。最も太いベースの管体３３Ｄは、フランジ３４にてケース４４に装着固定されている。
【００２６】
不活性ガスは、流路４２よりケース４４内に送入され、ノズル管内を通じて吐出口３２に送られる。
【００２７】
不活性ガス注入ノズルの伸縮は、可とう性ラック３６と、この可とう性ラックの歯と係合して移動させるピニオンギア３８により行われる。図３の例においては、最先端で不活性ガス吐出口３２を有する管体３３Ａに可とう性ラックの先端が固定されている。可とう性ラック３６の他端３６Ｅはケース４４内に、自由端の状態で収容されており、入れ子管タイプ伸縮自在型ノズルが縮退した状態では、可とう性ラックの自由端３６Ｅは、ケース４４の内壁とガイドＴにより、渦状に収容されるように構成されている。ピニオンギア３８を時計方向に回転させると可とう性ラックがケース内に収容されて、不活性ガス注入ノズルは縮退し、逆に回転させると不活性ガス注入ノズルが伸長する。
【００２８】
不活性ガス注入ノズルの伸長長さ制御機構としては、例えばピニオンギア３８を回転させるためにサーボモーター（図示せず。）を使用する。サーボモーターの回転数、回転時間等を制御することにより、伸縮自在型ノズルの先端部が、外枠材の寸法に応じて不活性ガスによる空間部の置換に最も適した位置に停止するように構成可能である。
【００２９】
伸縮自在型不活性ガス注入ノズル２０は、可とう性のチューブを不活性ガス通路とし、入れ子管タイプないしスライドタイプの伸縮自在型ロッドをチューブの搬送手段として使用することによっても構成可能である。即ち、可とう性チューブの開口先端部を伸縮自在型ロッドの先端部に固定して伸縮自在型ロッドの伸縮に応じてリールに巻回された可とう性チューブが出退する構成が例示される。
【００３０】
図４には、不活性ガス注入ノズル２０の先端より吐出された不活性ガスの流れを模式的に示した。不活性ガスは、不活性ガス注入ノズル２０の先端より吐出された後、空気を押し出しつつ矢印の方向に流れ、不活性ガス注入ノズル２０と注入口１８の空隙から排出される。
【００３１】
図４においては、矩形状の外枠材１０の短辺を構成する枠材中央部に注入口１８を設けた例を示したが、長辺側に注入口を設けてもよく、その例を図５に示した。図５に示した場合においても、Ｌ／Ｌ０　＝０．６〜０．８であることが好ましく、この場合には、Ｌを小さく設定することができる。
【００３２】
図６には、不活性ガス置換後の外枠材の空間部１５に、ミキシングヘッド２４にて混合、形成された硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物Ｍを注入ノズル２２より注入する状態を示した。硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物Ｍは、発泡しつつ空間部１５内を充填する。
【００３３】
注入口１８の近傍に集気装置ないしは集気装置の吸引口を設けることにより、硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物Ｍの注入、発泡に伴い、注入口１８から排出される低沸点炭化水素発泡剤を収集することが可能であり、分離回収することにより再利用可能になると同時大気中への放出が防止される。
【００３４】
図７には、多段プレス３０を使用し、外枠材１０Ａ〜１０Ｆを上下のベース定盤３４、３６とその間の定盤３２の間に載置してプレスしつつ、不活性ガス注入ノズル２０とミキシングヘッド２４をそれぞれ１基づつ使用し、外枠材１０の空間部を不活性ガスにて置換した後、直ちにミキシングヘッド２４から硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物Ｍを注入する製造方法を示した。
【００３５】
このような構成の製造方法とすることにより、一旦置換した不活性ガスが、再び注入口より徐々に侵入する空気により置換されることなく、サンドイッチパネルを製造することができる。
【００３６】
図７において、多段プレスを使用し、複数の外枠材１０Ａ〜１０Ｆを定盤３２の間にセットする場合、これらがそれぞれ異なった形状である場合、図３に例示した伸縮自在型不活性ガス注入ノズルをサーボモーターで制御し、外枠材の種類を検知する手段と検知した外枠材に応じてサーボモーターの作動時間を制御する手段を、設けることにより、外枠材をプレスにセットした後、順次伸縮自在型不活性ガス注入ノズルを移動させながら外枠材の空間部を不活性ガスにて置換し、硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物を注入してサンドイッチパネルを製造することができる。
【００３７】
図７に示した例においては、自動化のための機械を導入しない場合には、不活性ガス置換を行う作業とミキシングヘッドを作動させて硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物を注入する作業とにそれぞれ別の作業員を要するという問題が生じるが、図１に示した外枠材１０の組み立て工程で、外枠材１０の組み立て後に、次の材料を集めて外枠材を組み立てる時間を利用して伸縮自在型不活性ガス注入ノズルにより空間部の不活性ガス置換を行い、置換後には、注入口を粘着テープにて封止してサンドイッチパネルの成形工程に供給することにより、特に自動化のための機械設備を導入することなく、効率的に低コストでサンドイッチパネルの製造が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面材、裏面材及び枠材から形成された外枠材の例を示した斜視図
【図２】注入口より伸縮自在型不活性ガス注入ノズルを挿入して不活性ガスを吐出し、空間部の空気をパージする状態を示した図１のＸ−Ｘ断面図
【図３】伸縮自在型不活性ガス注入ノズルの構成を例示した断面図
【図４】伸縮自在型不活性ガス注入ノズルの先端より吐出された不活性ガスの空間部内での流れを模式的に示した図
【図５】矩形のパネルの横（長辺）方向から伸縮自在型不活性ガス注入ノズルを送入して不活性ガスを吐出し、空間部内を置換する例を示した図
【図６】不活性ガス置換後の外枠材の空間部に、ミキシングヘッドから硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物Ｍを注入する状態を示した断面図
【図７】伸縮自在型不活性ガス注入ノズルを使用した多段プレスを使用したサンドイッチパネルの製造方法を例示した図
【図８】外枠材の別の例を示した部分断面図
【符号の説明】
１０　　　外枠材
１５　　　空間部
１６　　　枠材
１８　　　注入口
２０　　　伸縮自在型不活性ガス注入ノズル
Ｍ　　　硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物
【図１】
2004106385.tif 000003
【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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【図８】
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