(57)【要約】【課題】循環モードの操作からショット操作へ切り替える過程で、混合比の変動が生じることを防止するポリウレタン成形品の製造方法の提供。【解決手段】ショット操作にて、イソシアネート成分及びポリオール成分を、それぞれ所定の容積流量Ｖｓ／ｉｓｏ及びＶｓ／ｐｏｌｙｏｌで、並びにそれぞれ所定の圧力ｐｓ／ｉｓｏ及びｐｓ／ｐｏｌｙｏｌで、混合チャンバーの中へ送って混合し、ポリウレタン反応混合物を金型へ吐出することによってポリウレタン成形品を製造する方法において、ショット操作前に、ミキシングヘッドと各成分の貯蔵容器とを連絡する循環路内でイソシアネート成分及びポリオール成分を循環させており、循環モードの操作からショット操作へ切り替える際に、各成分の容積流量を調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ショット操作において、少なくとも１種のイソシアネート成分及び少なくとも１種のポリオール成分を、イソシアネートについては所定の容積流量Ｖｓ／ｉｓｏで及びポリオールについては所定の容積流量Ｖｓ／ｐｏｌｙｏｌで、並びにイソシアネートについては所定の圧力ｐｓ／ｉｓｏで及びポリオールについては所定の圧力ｐｓ／ｐｏｌｙｏｌで、所定の時間的間隔Δｔにて混合チャンバーの中へ送ること、
ｂ）混合チャンバー内で前記イソシアネート成分及びポリオール成分を混合して、ポリウレタン反応混合物を生じさせること、並びに
ｃ）前記ポリウレタン反応混合物を金型の中へ吐出すること
を含んでなるポリウレタン成形品の製造方法であって、
(１)前記工程ａ）を行う前に、前記イソシアネート成分及びポリオール成分を、ミキシングチャンバーと前記各成分の貯蔵容器との間の循環ラインを通る循環路内で移送すること、
(２)前記イソシアネート成分及びポリオール成分の圧力を圧力センサーによって測定して、制御デバイスへ送ること、
(３)循環ラインを通して前記イソシアネート成分及びポリオール成分を移送しながら、循環路内での前記イソシアネート成分及びポリオール成分のそれぞれの圧力が、ショット操作のための各成分の所定の圧力ｐｓ／ｉｓｏ及びｐｓ／ｐｏｌｙｏｌに対応するように、前記イソシアネート成分及びポリオール成分の容積流量を調節すること、並びに
(４)前記イソシアネート成分及びポリオール成分のための計量エレメントの駆動ユニットを調節することによって、循環モードの操作からショット操作へ切り替える際に、制御デバイスによって前記イソシアネート成分及びポリオール成分の容積流量Ｖｓ／ｉｓｏ及びＶｓ／ｐｏｌｙｏｌを調節すること
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記イソシアネート成分及びポリオール成分に加えて、反応成分及び／又は添加剤を用いる請求項１記載の方法。
【請求項３】
染料を用いる請求項２記載の方法。
【請求項４】
循環操作の間及びショット操作の間のいずれにおいても、イソシアネート成分の圧力及びポリオール成分の圧力は３バール〜６００バールの範囲である請求項１記載の方法。
【請求項５】
循環操作の間及びショット操作の間のいずれにおいても、イソシアネート成分の圧力及びポリオール成分の圧力は５０バール〜３５０バールの範囲である請求項１記載の方法。
【請求項６】
循環操作の間及びショット操作の間のいずれにおいても、イソシアネート成分の圧力及びポリオール成分の圧力は１００バール〜２５０バールの範囲である請求項１記載の方法。
【請求項７】
イソシアネート成分の容積流量及びポリオール成分の容積流量を容積流量計量装置によって永続的に記録し、流量を信号にしてパルスラインによって制御システムへ送り、ショットの間に生じ得る許容範囲を超えるいずれかの流量を把握し、その後のショットについて修正する請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ミキシングヘッド内で高圧にて反応成分を混合し、並びに、循環モードの操作からショット操作への切り替えを行う際の混合比の歪み（又は変動(distortion))を防止する、ポリウレタン成形品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
再循環式(recirculation)ミキシングヘッドは、循環モードの操作からショット操作への切り替えを行う過程で、圧力の変化を伴わない、狭く限られた性能範囲内でのみ動作する。
【０００３】
特に、吐出容量（discharge capacity）の範囲が広く、粘度が高い場合には、ショット操作と循環操作との間で、流れる成分の圧力差が生じる。これは、用いる構造エレメントの流れ抵抗は、スループット（処理量）に依存したり、粘度に依存したりする傾向がある（スループット依存性及び粘度依存性を有する）ためである。今日では、ショット操作と循環操作との間でのこれらの圧力の差、及び付随する結果は許容範囲にある必要がある。
【０００４】
例えばＤＩＮ ＩＳＯ ９００１等の向上した品質が要求される背景に対して、ポリウレタンの製造のために用いられる製造プラントにも、プロセス効率の事実が要求されている。この事実は、今日では、必ずしも充足されているとはいえない。
【０００５】
ポリウレタンから成形品を製造することは、いわゆる反応射出成形装置(reaction injection molding machine)によって行われている。この場合、互いに反応する少なくとも２種の反応成分（イソシアネート及びポリオール）が、パイプライン及びホースラインを通ってミキシングヘッドへ、所定の混合比にて供給される。この場合には、それぞれの容積流量(volumetric flow-rate)、従って２種の反応成分の混合比は、計量装置によって予め設定されている。
【０００６】
ミキシングヘッドは、通常、再循環ミキシングヘッドの形態に構成されている。このことは、実際の混合プロセス（ショット又はショット操作）の前に、ミキシングヘッドを通して反応成分が循環（リサイクル）されるということ、それに関連して、計量又は混合のために必要とされる容積流量及び圧力も、再循環の際に正確に調節されるということを意味している。
【０００７】
ミキシングヘッドの中には、ミキシングノズル及び切り替えエレメント(change-over elements)が配されており、切り替えエレメントによって、プラントは循環モードの操作からショット操作への切り替えられたり又はその反対へ切り替えられたりする。循環モードの操作からショット操作へ切り替える過程で、成分の再循環を中止し、成分をミキシングチャンバーへ及び隣接するミキシングヘッドの吐出パイプへ、そして金型の中へ導く。
計量プロセスは、循環フェーズとショットフェーズとからなる２つのフェーズに分けられる。
【０００８】
再循環（循環モードの操作）からショット操作への切り替えの過程で、切り替えエレメント、例えば、使用するミキシングヘッドの種類に依存するが、溝付きスライドやその他の好適な切り替えエレメントは、流体圧によって非常に迅速にスイッチされる。移送される成分の容積流量及び圧力は、理想的には、この切り替えの間もその後も同じ様に保たれるべきである。
【０００９】
しかしながら実際には、特に、高圧ミキシングヘッドの中で高粘度の成分を混合する場合には、循環モードの操作からショット操作へ切り替える過程で、成分の圧力の変動がしばしば生じる。このことは、成分の容積流量も変動するという結果をもたらす。これは、ホースラインが弾性を有していること、及び、成分が圧縮性を有していることによるものである。このプロセスは、「呼吸（又はエクスヘイリング(exhaling))」とも称される。容積流量の変動は、その結果として妥当でない混合比をもたらし、従って不良成形品、又は少なくとも品質が低下した成形品をもたらすことになる。
【００１０】
成分の圧力は、ライン及び作り付けの構造エレメント、例えば、圧力調節エレメント、例えばノズル及びスロットル等の中を流れる過程で、スループット依存性及び粘度依存性の成分の圧力損失によって決まる。常套の圧力調節エレメントについて生じる圧力損失は、スループットの関数である。
【００１１】
再循環フェーズにおいて、その中を流れる圧力調節エレメントによって生じる圧力損失に加えて、その他の流れ抵抗も生じ、それによって更に圧力損失が生じる。これらは、実質的に、リターンライン（循環ライン（circulation lines))によって生じる流れ抵抗、又は切り替えエレメントに関連するチャンネル（循環溝）の中を通って流れる過程で生じる流れ抵抗である。これらの流れ抵抗もスループットの関数である。
【００１２】
循環の間、結果として生じる流れ抵抗は、ショット操作の間における流れ抵抗とは異なる。それは、再循環の間に、流れが通るライン及び構造エレメント、例えばリターンライン及び循環溝等は、ショット操作の際に流れが通るものとは異なるためである。
【００１３】
従って、循環モードの操作からショット操作へ切り替える過程で、圧力の変動が生じる。このような変動は、特に、成分の粘度が高い場合、及び吐出容量(discharge capacity)の範囲が大きい場合に生じ得る。その理由は、流れ抵抗は、スループット依存性及び粘度依存性を有するためである。その結果、容積流量に変動が生じ、従って成分の混合比に変動が生じ得る。それによって、成形品の品質が損なわれたり、場合によっては不良品を生じたりし得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
（発明の概要）
この発明の目的は、従って、ポリウレタン成形品を製造する方法であって、循環モードの操作からショット操作へ切り替える過程で、混合比の変動（又は歪み(distortion))が生じることを防止する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、ショット操作にて、少なくとも１種のイソシアネート成分及び少なくとも１種のポリオール成分を、イソシアネートについては所定の容積流量Ｖｓ／ｉｓｏで及びポリオールについては所定の容積流量Ｖｓ／ｐｏｌｙｏｌで、そしてイソシアネートについては所定の圧力ｐｓ／ｉｓｏで及びポリオールについては所定の圧力ｐｓ／ｐｏｌｙｏｌで、所定の時間的間隔Δｔにて（図２に示す）混合チャンバー１３の中へ送り、混合チャンバー１３内で混合し、その後、ポリウレタン反応混合物を金型の中へ吐出するポリウレタン成形品の製造方法において、ショット操作の前に、（図１及び２に示す）ミキシングヘッドとそれぞれ対応する成分容器４との間の循環ライン３（図１及び２）を通る回路（循環路）の中で各成分を移送すること、各成分の圧力を、圧力センサー１０（図１）によって測定し、パルス・ライン１６を通して制御デバイス１２へ送ること、循環路内で移送する間、循環路内での各成分の圧力がショット操作のための各成分の所定の圧力ｐｓ／ｉｓｏ及びｐｓ／ｐｏｌｙｏｌに対応するように、各成分の容量流量を調節すること、循環モードの操作からショット操作へ切り替える間、各成分の所定の容積流量Ｖｓ／ｉｓｏ及びＶｓ／ｐｏｌｙｏｌをショット操作のために調節すること、各成分の容積流量Ｖｓ／ｉｓｏ及びＶｓ／ｐｏｌｙｏｌの調節は、制御デバイス１２により、計量エレメント６の駆動ユニット１１を調節することによって行い得ること（図１）を特徴とする方法である。
【００１６】
本発明では、循環フェーズの間には、圧力及び計量される容積流量を、ショット操作における値に対応するような値に調節しようと試みるのではない。容積流量の調節は、循環の過程で得られる圧力がショット操作について要求される圧力に対応するように行われるのである。計量した容積流量の調節は、切り替えエレメントが循環モードの操作からショット操作へ切り替わるまでは行われない。
【００１７】
計量エレメントの容積流量の切り替えを、切り替えエレメントが循環モードの操作からショット操作へ切り替えるときに行うことによって、このような処置を行うことが可能となる。この目的で、計量エレメントの駆動ユニットは、圧力センサーの及び容積流量計量装置の同様の値、並びに切り替えエレメントのステータス・メッセージを受ける制御デバイスによって制御される。
【００１８】
制御デバイスは、計量エレメントの駆動ユニットを制御するために、以下のような多くの情報のアイテム（項目）を必要とする。
−まず第１に、装置をセットアップする。このことは、操作の循環モードにおいて、質量流量又は容積流量について及び圧力についての特性曲線を、ポンプ速度の関数として記録すること、及び制御デバイスに記録することを意味する。
−第１のショットで、ショット操作において定まった容積流量又は質量流量についてのショット圧力ｐｓ／ｉｓｏ及びｐｓ／ｐｏｌｙｏｌを確かめ（把握し）、同様に制御システムに記録する。
−その後のショットを同じ条件で行う場合には、循環モードの操作において、制御デバイスは、記録されているショット圧力ｐｓ／ｉｓｏ及びｐｓ／ｐｏｌｙｏｌに対応するように、計量エレメントの移送容量(conveying capacity)（例えばポンプ速度）を調節する。
−循環モードの操作からショット操作への切り替えのときに、ショット操作のために要求される計量容量に対応する移送容量の調節を、例えばポンプ速度の調節によって行う。
【００１９】
本発明の好ましい態様では、動的特性曲線に関連するショットデータのそれぞれの組合せの値（即ち、循環モードの操作において、所定の場合に調節すべき移送容量並びにショット圧力ｐｓ／ｉｓｏ及びｐｓ／ｐｏｌｙｏｌ）を補間する。従って、プラントの制御システムは、従前ではショットとして実施されていなかった圧力設定に利用し得るデータを有することになる。
図面に基づく以下の説明によって、本発明は更に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、向流注入ミキシングヘッド１、及び、切り替えエレメント２を有する本発明の方法に用いるための設備（プラント）の１つの形態を例示しており、切り替えエレメント２は溝付きスライド又は制御スライドバルブの形態であってよい。成分（イソシアネート又はポリオール）は、循環ライン３、成分容器４、ライン５、計量ポンプ６、容積流量計７、ノズル８及び循環用溝(circulatory groove)９を通る循環路の中で送られる。もう１つの成分も、同様の形態で送られる（図示せず）。圧力の測定は、パルスライン１６を介して制御デバイス１２に連絡する圧力センサ１０によって行われる。計量ポンプ６はモータ１１によって駆動されるが、モータ１１はパルスライン１７を介して制御デバイス１２に同様に連絡している。容積流量計７は、パルスライン１５を介して制御デバイス１２へ連絡している。
【００２１】
制御デバイス１２に連絡しているイニシエータ／近接スイッチ１４は、切り替えエレメント２の実際の状態（又は位置）を制御デバイス１２に伝達する。切り替えエレメント２の実際の状態は、プラントが循環モードの操作にあるのか、或いはショット操作にあるのかを示す。
【００２２】
計量プロセスは、循環及びショットからなる２つのフェーズに分けられる。
循環（循環モードの操作）からショット操作へ切り替える過程では、切り替えエレメント２（溝付きスライド）は、流体圧によって非常に迅速に切り替えられる。
【００２３】
図２は、同じプラントのショット操作の状態を示している。制御スライドバルブ（切り替えエレメント２）は、循環ライン３へのリターンフローを塞いでいる。従って、１つの成分はノズル８を通ってミキシングチャンバー１３の中へ送られ、そこでもう１つ成分と混合される。
【００２４】
図３は、現状の技術において、時間の関数としての圧力プロファイル及び容積流量プロファイルの両者を示している。循環モードの操作からショット操作へ切り替える過程で、圧力にかなりの変動があることが明らかである。圧力システムの「呼吸」によって、ショット時間について容積流量も変動している。
【００２５】
図４は、本発明の方法についての圧力及び容積流量のプロファイルを示している。ここで、圧力プロファイルは、循環フェーズ及びショットフェーズの全体の間で一定である。容積流量は、ショット時間の間中一定である。
【００２６】
以上、本発明について、説明のために詳細に説明したが、これは説明のためのものに過ぎず、いわゆる当業者であれば、特許請求の範囲によって規定され得るもの以外に、本発明の範囲及び精神から離れることなく、記載した事項に変更を加えたりすることができると理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、循環操作中の、ポリウレタン成形品を製造するためのプラントを示している。
【図２】図２は、ショット操作中の、ポリウレタン成形品を製造するためのプラントを示している。
【図３】図３は、現状の技術における容積流量プロファイル及び圧力プロファイルを、時間の関数として示している。
【図４】図４は、本発明の容積流量プロファイル及び圧力プロファイルを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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