(57)【要約】【課題】発泡剤として水を用いてポリウレタンフォームを発泡することができ、断熱用途等の発泡に適したポリウレタンフォームの発泡装置を提供するものである。【構成】少なくとも水成分、ポリイソシアネート成分、活性水素基含有化合物成分の三成分をそれぞれの流路よりそれぞれのポンプによって計量圧送し、最終的には前記三成分を合流して、吐出部にて撹拌後吐出するポリウレタンフォームの発泡装置であって、  前記水を計量圧送するポンプに、冷却手段を備えたことを特徴とするポリウレタンフォームの発泡装置である。【選択図】        図１
2005119150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水成分、ポリイソシアネート成分、活性水素基含有化合物成分の三成分をそれぞれの流路よりそれぞれのポンプによって計量圧送し、最終的には前記三成分を合流して、吐出部にて撹拌後吐出するポリウレタンフォームの発泡装置であって、
前記水を計量圧送するポンプに、冷却手段を備えたことを特徴とするポリウレタンフォームの発泡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリウレタンフォームの発泡装置に関し、発泡剤として水を使用して行うポリウレタンフォームの発泡に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ポリウレタンフォームは、断熱ボード、吹付による断熱材、盛土材等で広く利用されている。このようなポリウレタンフォームは、通常、ポリイソシアネート成分と活性水素基含有化合物成分と発泡剤とを含む原料液を使用し、それぞれの成分を計量圧送して合流させながら撹拌したり、合流させた後に撹拌し、これを吐出装置から吐出するようにし、吐出された発泡性原料が発泡しながら反応・固化することによって製造されている。
【特許文献１】特願２００２−２１４６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、近年、オゾン層破壊等の問題で、ポリウレタンフォームの発泡剤として、多くの発泡剤が規制されつつあり、水を発泡剤とする方法が検討されている。
【０００４】
しかしながら、水を発泡剤として用いる技術では、水を触媒、整泡剤等と共に前もってポリオールに溶解分散させてポリオール成分とし、硬質ポリウレタンフォームを製造する際には、前記ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを混合発泡させるものであり、このポリオールとして、特に、ポリエステル系ポリオールを用いた場合は、貯蔵保管状態によっては経時にポリエステル系ポリオールが加水分解したり、成分が分離する等の問題が生じ、所望のフォーム物性が得られ難い問題がある。
【０００５】
また、建築現場等に可搬型発泡機と、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とをタンクで搬入して現場発泡する場合は、各成分がタンクで野積み状態であるため加水分解が促進される問題がある。
【０００６】
最近になってこの課題を克服する為、図３で示すように、第３成分としての水を貯蔵タンク１０から、配管L１０及び計量ポンプ３０を介して、ミキシングヘッドに至るポリオール成分の移送流路中に混合する方法が考案され実用化されている。
ここで、計量ポンプ３０は、水が吸引されて吐出供給できるように構成されている。この水を計量するポンプ３０は、往復駆動されるピストン３１を有しており、ピストン３１のストロークの長さの調整によって水の吐出量を任意に設定できる構成になっている。また、ピストン３１が往復駆動しても、その計量ポンプ中の圧力を維持する為のパッキンが用いられている。しかしながら、このパッキンはピストン３１が往復駆動すると直接接触するため、パッキンとピストン３１との接触部において熱が発生し、パッキンが摩耗損傷することで、このパッキンを介して水が外に漏れだす問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の有する問題に鑑みてなされたもので、発泡剤として水を用いてポリウレタンフォームを発泡することができ、断熱用途等の発泡に適したポリウレタンフォームの発泡装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために考案した発明が、本発明の請求項１記載の少なくとも水成分、ポリイソシアネート成分、活性水素基含有化合物成分の三成分をそれぞれの流路よりそれぞれのポンプによって計量圧送し、最終的には前記三成分を合流して、吐出部にて撹拌後吐出するポリウレタンフォームの発泡装置であって、
前記水を計量圧送するポンプに、冷却手段を備えたことを特徴とするポリウレタンフォームの発泡装置である。
【０００９】
さらに、本発明において「活性水素基含有化合物」とは、ポリイソシアネートに対して活性な活性水素を有する化合物を示し、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等を示す。  
【００１０】
なお、「活性水素基含有化合物」を、以下、単に「ポリオール」ということがある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、水成分の計量ポンプを冷やすことで、該計量ポンプ中の圧力を維持するために設けられているパッキンより、水が外に漏れ出すことを防止することができ、その上、安定してフォームを製造することが出来るものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明のポリウレタンフォームの発泡装置の一実施の形態にかかる基本構成を示す系統図である。
【００１４】
この発泡装置１は、図１に示すように、水貯蔵容器１０と、水計量ポンプ３０と、冷却手段を構成するチラー５０と、ポリオール成分貯蔵容器６０と、ポリオール成分計量ポンプ７０と、スタティックミキサー８０と、ヒータ９０と、加温ホース１００と、ポリイソシアネート成分貯蔵容器１１０と、ポリイソシアネート成分計量ポンプ１２０と、ヒータ１３０と、加温ホース１４０と、吐出部（吐出装置）を備えたガン１５０とからポリウレタンフォームの発泡装置１が構成されている。
【００１５】
なお、ポリウレタンフォームを製造するための、水発泡剤以外の発泡剤、整泡剤、難燃剤、減粘剤、触媒等の添加剤は、予めポリオール及び／又はポリイソシアネートに混合しておくことが好ましい。
【００１６】
まず、このポリウレタンフォーム発泡装置１は、水貯蔵容器１０と水計量ポンプとが流路Ｌ１０を介して接続されている。水貯蔵容器１０には配管からなるエアーの流路（図示無し）が繋がれており、水貯蔵容器１０の内部に圧力をかけることで、水を水計量ポンプへ圧送する。
【００１７】
なお、上記実施の形態では、水貯蔵容器１０から水計量ポンプ３０への水の供給手段を、水貯蔵容器１０へのエアーの加圧による圧送としたが、水計量ポンプ３０に水を供給できるものであればよく、例えば水貯蔵容器に汲み出しポンプを取り付けて水を水計量ポンプに供給するなど他の構成の供給手段で供給するようにしても良い。
水計量ポンプ３０には、冷却源となるブラインを循環供給するチラー５０が流路Ｌ５０と流路Ｌ５１とを介して接続され、図示しないポンプによってブラインが水計量ポンプ３０とチラー５０との間で循環されるようになっている。
【００１８】
したがって、チラー５０から低温のブラインを、流路Ｌ５０を介して水計量ポンプ３０のシリンダーの外周部（図示せず）に供給し、水計量ポンプ３０のシリンダーの外周部（図示せず）を冷却して熱交換した後のブラインは、流路Ｌ５１を介してチラー５０に戻され、所定の温度に冷却されて循環される。
【００１９】
この水計量ポンプ３０は、図２に示すように、水が吸引されて吐出供給できるように構成してある。この水計量ポンプ３０は往復駆動されるピストン３１を有しており、ピストン３１のストロークの長さの調整によって水の吐出量を任意に設定できる構成になっている。
【００２０】
したがって、チラー５０で構成された冷却手段によって水計量ポンプ３０が冷却され、吸引及び吐出供給するストローク時に、水が計量ポンプ中の圧力を維持するために設けられているパッキンより、水が外に漏れ出すことを防止し、ピストン３１の設定されたストロークにより所定量の水を吐出供給することができる。
【００２１】
なお、上記実施の形態では、冷却手段として水計量ポンプ３０内部に設けられた流路をブラインが通るようにしたが、水計量ポンプ３０を冷却できるものであればよく、例えば水計量ポンプ３０の外側の面にブラインの通る流路を密着させて冷却するなど他の構成の冷却手段で冷却するようにしても良い。
【００２２】
すなわち、チラー５０から低温のブラインが流路Ｌ５２を介して水計量ポンプ３０のシリンダーの外周に供給され、水計量ポンプ３０を冷却するようになっており、熱交換後のブラインは流路Ｌ５１を介してチラー５０に戻され所定の温度に調製される。
【００２３】
次に、ポリウレタンフォームの原料であるポリオールが含有されたポリオール成分貯蔵容器６０は流路Ｌ６０を介してポリオール成分計量ポンプ７０に接続されている。このポリオール成分計量ポンプ７０もピストン（図示せず）のストロークの長さの調整によってポリオール成分の吐出量を任意に設定できる構成になっている。
【００２４】
また、水計量ポンプ３０は流路Ｌ３０を介して流路Ｌ７０に接続されている。そして、水計量ポンプ３０から設定された量で吐出された水が、流路Ｌ７０においてポリオール成分と合流する。
【００２５】
なお、水計量ポンプ３０は、発泡性原料液の総質量に対して０．５〜３０質量％の範囲を計量圧送できる容量を有することが好ましい。
【００２６】
そして、ポリオール成分と、ポリオール成分の移送流路中に添加する水成分との混合・撹拌をよりよくするために、スタティックミキサー８０を用いることが好ましい。しかしながら、ポリオール成分と、上記のように添加した水成分との混合・撹拌が十分にされている場合は、スタティックミキサーを用いなくてもよい。
【００２７】
スタティックミキサー８０は流路Ｌ８０を介して加温手段を構成するヒータ部９０に接続されている。このヒータ部９０は、スタティックミキサー８０で撹拌された後のポリオール成分と水との混合物を設定温度に加温するためのものである。
【００２８】
また、ヒータ部９０は流路Ｌ９０を介して加温ホース１００に接続されており、加温ホース１００はさらに吐出部を構成するガン１５０に接続され、水と活性水素化合物との混合物は吐出部を構成するガン１５０内に圧送される。
【００２９】
また、ポリウレタンフォームのもう一方の原料であるポリイソシアネートが含有されたポリイソシアネート成分貯蔵容器１１０は流路Ｌ１１０を介してポリイソシアネート成分計量ポンプ１２０に接続されている。そして、ポリイソシアネート成分計量ポンプ１２０は流路Ｌ１２０を介して加温手段を構成するヒータ部１３０に接続され、さらに、ヒータ１３０部は流路１４０を介して加温ホース１４０に接続されており、加温ホース１４０はさらに吐出部を構成するガン１５０に接続されている。
【００３０】
これにより、ポリイソシアネート成分を設定吐出量でガン１５０に圧送することができる。ここで、加温ホース１４０はガン１５０中にポリイソシアネートが導入される前にこれを加温することにより、ガン１５０中において調製される原料液の保温と保圧を図るために設けられるものである。
【００３１】
ここで、ガン１５０内には、加温ホース１４０から流入するポリイソシアネート成分と、加温ホース１００から流入する水及び活性水素化合物の混合物とを、混合するために撹拌する手段としてミキシングチャンバー等のスペース（図示せず）が設けられている。
【００３２】
ミキシングチャンバーは、メカニカルの撹拌羽根を用いたものを使用しても良いが、吹付けによるポリウレタンフォームを製造する場合、衝突撹拌によって撹拌できる構造のもの（衝突撹拌手段）を用いることが好ましい。
【００３３】
次に、このように構成したポリウレタンフォームの発泡装置１の作用とともに、ポリウレタンフォームの発泡について説明する。
【００３４】
先ず、チラー５０の流路Ｌ５０の開閉弁５２及び開閉弁５４を開き、水計量ポンプ３０にブラインを循環させる。また、水計量ポンプ３０、ポリオール成分計量ポンプ７０、イソシアネート成分計量ポンプ１２０、ヒータ部９０及びヒータ部１３０の作動を開始させる。
【００３５】
次いで、水計量ポンプ３０が作動することにより、水貯蔵容器１０中の水は流路Ｌ１０を通って水計量ポンプ３０に供給される。すると、チラー５０から低温のブラインが流路Ｌ５２を介して水計量ポンプ３０のシリンダー外周に供給され、それにより水計量ポンプ３０が冷却され、水計量ポンプ内の水温度が３〜１０℃、好ましくは４〜６℃に冷却されるように調節される。
【００３６】
そして、水計量ポンプ３０から出た水は、設定吐出量で流路Ｌ３０内に圧送される。
【００３７】
一方、ポリオール成分計量ポンプ７０が作動することにより、ポリオール成分貯蔵容器６０中のポリオール成分は流路Ｌ６０を通ってポリオール成分計量ポンプ７０に供給され、設定吐出量で流路Ｌ７０内に圧送される。また、流路Ｌ３０内に圧送された水は、流路Ｌ７０に圧送され、ポリオール成分とともにスタティックミキサー８０に流入し、ここでこれら二成分は十分に撹拌される。
【００３８】
さらに、スタティックミキサー８０から流路Ｌ８０に流入したポリオール成分と水との混合物は、ヒータ部９０に流入し、流路Ｌ９０及び加温ホース１００を通ってガン１５０内に圧送される。
【００３９】
一方、ポリイソシアネート成分計量ポンプ１２０が作動することにより、ポリイソシアネート成分貯蔵容器１１０中のポリイソシアネート成分は流路Ｌ１１０を通ってポリイソシアネート成分計量ポンプ１２０に供給され、設定吐出量で流路Ｌ１２０内に圧送される。また、流路Ｌ１２０内に圧送されたポリイソシアネート成分は、ヒータ部１４０において設定温度にされ、流路Ｌ１３０及び加温ホース１４０を通ってガン１５０内に圧送される。そして、ガン１５０のミキシングチャンバー内において加温ホース１４０から圧送されたポリイソシアネートと、加温ホース１００から圧送された水及びポリオール成分の混合物とを合流させてこれを撹拌することにより発泡性原料液が調製され、その後吐出される。
【００４０】
なお、水計量ポンプ３０、ポリオール成分計量ポンプ７０及びポリイソシアネート成分計量ポンプ１２０は、連動するよう構成することが好ましい。
これらは電気的な連動によっても良いが、機械的な連動、すなわち一つの駆動部に三成分のポンプを連結することがより好ましく、機械的な連動によれば各ポンプの成分比を正確に保つことが容易となる。
【００４１】
本発明の水成分とは、水単独のものを用いてもよいし、水と、硬質ポリウレタンフォームの物性を向上させるものや、物性及び機械的に問題のない添加剤とを混合したものを用いてもよい。
【００４２】
本発明の装置に投入されるポリイソシアネートとしては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、また、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート又は脂環族ジイソシアネートのイソシアネート基の一部をウレタン及び／又はウレアに変性したものものを用いてもよく、イソシアネート基の一部をビュウレット、アロファネート、カルボジイミド、オキサジリドン、アシド、イミド等に変性したものを用いてもよい。
【００４３】
本発明の装置に投入される活性水素基含有化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡ、３−メチル−１、５−ペンタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、シュークローズ、グルコース、フラクトースソルビトール、メチルグリコキシド等の活性水素を有する化合物のうち少なくとも１種が挙げられる。また、例えば、上記の他の活性水素を有する化合物としては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トルエンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、キシリレンジアミン等のようなアミンのうちの少なくとも１種が挙げられる。
【００４４】
さらに、活性水素基含有化合物としてポリエーテルポリオールを使用してもよく、ポリエーテルポリオールとしては、例えば、上記例示した活性水素化合物のうちの少なくとも一種を開始剤として、アルキレンオキサイド等のモノマーを公知の方法により付加重合することによって得られるものが挙げられる。
【００４５】
なお、付加重合反応に使用するモノマーとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、グリシジルエーテル、メチルグリシジルエーテル、ｔ−ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル等が挙げられる。
【００４６】
また、活性水素基含有化合物としてポリエステルポリオールを使用してもよく、ポリエステルポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、３−メチルー１、５−ペンタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ビスフェノールＡのような少なくとも２つ以上のヒドロキシル基を有する化合物のうちの少なくとも１種と、例えば、アジピン酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸、ピメリン酸、セバシン酸、シュウ酸、フタル酸、テレフタル酸、アゼライン酸、トリメリット酸、グルタコン酸、α−ヒドロムコン酸、β−ジエチルサクシン酸、ヘミメリチン酸、１、４−シクロヘキサンジカルボン酸等のような少なくとも２つ以上のカルボキシル基を有する化合物のうちの少なくとも１種とを使用し、公知の方法によって製造したものが挙げられる。
【００４７】
さらに、上記のポリエステルポリオールの他に、ポリアルキレンテレフタレートポリマーと低分子ジオールとのエステル交換により生成されるポリエステルポリオールも使用することができる。なお、低分子ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
【００４８】
ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物とのウレタン化反応を進行させるための触媒は特に限定されず、例えば公知の触媒を使用することができる。
【００４９】
また、整泡剤も特に限定されるものではなく、例えば、ポリウレタンフォームの製造において使用されているものは全て利用できる。    
【００５０】
また、上記実施の形態には、水の計量ポンプを冷却する手段が記載されているが、例えば、図１の水貯蔵容器１０や、水貯蔵容器１０から水計量ポンプ３０に至る配管等を冷却してもよい。そのように冷却された水を、水計量ポンプ３０に圧送することで、計量ポンプや配管等をより一層冷却することができ、水が計量ポンプ３０から外に漏れ出すことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の水の計量ポンプに冷却手段を用いたポリウレタンフォームの発泡装置
【図２】本発明の水の計量ポンプ
【図３】水の計量ポンプのみを用いたポリウレタンフォームの発泡装置
【符号の説明】
【００５２】
１  ウレタンフォームの発泡装置
２  水の定量供給装置
１０  水貯蔵容器
１２，５２，５４  開閉弁
３０  水計量ポンプ
３１  ピストン
５０  チラー（冷却手段）
６０  ポリオール成分貯蔵容器
７０  ポリオール成分計量ポンプ
８０  スタティックミキサー（撹拌手段）
９０  ヒータ部（加温手段）
１００  加温ホース（加温手段）
１１０  ポリイソシアネート成分貯蔵容器
１２０  ポリイソシアネート成分計量ポンプ
１３０  ヒータ部（加温手段）
１４０  加温ホース（加温手段）
１５０  ガン（吐出部）
１６０  発泡性原料液
Ｌ１０  流路
Ｌ３０，Ｌ５０，Ｌ５１，Ｌ６０，Ｌ７０，Ｌ８０，Ｌ９０
，Ｌ１１０，Ｌ１２０，Ｌ１３０  流路
【図１】
2005119150.tif 000003
【図２】
2005119150.tif 000004
【図３】
2005119150.tif 000005