(57)【要約】【課題】  安定したエアーローディングを行うことができ、かつ、コスト的にも従来技術に対して優位性のある発泡原液製造設備を提供すること。【解決手段】  ポリオール組成物が投入されるタンク１と、タンク１からポリオール組成物を送出するための配管２と、配管２を送出されてくるポリオール組成物とイソシアネート成分とを混合させるミキシングヘッド４と、配管２の経路途中にある所定位置２ａからエアーをローディングするためのローディング装置７と、所定位置２ａよりも配管下流側に設けられたミキサー８と、このミキサー８の下流側でミキシングヘッド４の上流側に設けられた高圧ポンプ９とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオール組成物が投入されるタンクと、
タンクからポリオール組成物を送出するための配管と、
配管を送出されてくるポリオール組成物とイソシアネート成分とを混合させる混合装置と、
前記配管の経路途中にある所定位置からエアーをローディングするためのローディング装置と、
前記所定位置よりも配管下流側に設けられたミキサーと、
このミキサーの下流側で前記混合装置の上流側に設けられたポンプとを備えていることを特徴とする発泡原液製造設備。
【請求項２】
エアーのローディングを開始するための開始タイミングを設定する手段と、
前記所定位置にてエアーがローディングされたポリオール組成物が混合装置に到達したことを検出する手段と、
この到達の検出に基づいてポリオール組成物とイソシアネート成分の混合を開始させる手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の発泡原液製造設備。
【請求項３】
前記ポンプの上部から定期的にエアー抜きを行うための手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡原液製造設備。
【請求項４】
前記配管のうち、ミキサーからポンプに至るまでの部分を透明に形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発泡原液製造設備。
【請求項５】
ローディング装置は、エアーの供給量を計測するための手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発泡原液製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリオール組成物とイソシアネート成分を混合して発泡原液を製造するための発泡原液製造設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウレタンフォームを製造するためのウレタン原液としてポリオール組成物（ポリオール化合物、整泡剤、触媒、発泡剤からなる）が使用される。製造工程の一例を説明すると、タンク内にポリオール組成物と発泡剤（例えば、代替フロンであるＨＦＣ−２４５ｆａ）を投入し攪拌する。発泡剤が攪拌された状態のポリオール組成物をタンク下部に設けた配管から送出する。配管の下流側にはミキシングヘッド (混合装置に相当) が設けられており、ポリオール組成物とイソシアネート成分とを混合させて発泡し、成型する。
【０００３】
かかる工程において、ポリオール組成物の液中にエアーを混入することにより、ポリオール組成物とイソシアネート成分のミキシング効果が向上し、これにより、気泡の均一性が向上することが知られている。そのために、液中に気泡を生成させる装置として、ローディング装置が一般的に市販されているが高価である。
【０００４】
さらに、従来のローディング装置は一定のローディング量が安定してかかるまでに時間がかかり、ウレタンフォームの生産を開始するまでに時間を要している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、安定したエアーローディングを行うことができ、かつ、コスト的にも従来技術に対して優位性のある発泡原液製造設備を提供することである。 
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明に係る発泡原液製造設備は、
ポリオール組成物が投入されるタンクと、
タンクからポリオール組成物を送出するための配管と、
配管を送出されてくるポリオール組成物とイソシアネート成分とを混合させる混合装置と、
前記配管の経路途中にある所定位置からエアーをローディングするためのローディング装置と、
前記所定位置よりも配管下流側に設けられたミキサーと、
このミキサーの下流側で前記混合装置の上流側に設けられたポンプとを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
かかる構成による発泡原液製造設備の作用・効果を説明する。タンクにポリオール組成物が投入され、タンク内で適宜攪拌される。タンクからポリオール組成物を送出するための配管が設けられており、この配管経路に沿って、上流側から順にローディング装置、ミキサー、ポンプ、混合装置が配置されている。ローディング装置により配管の所定位置からエアーをローディングすることができる。エアーがローディングされると、ミキサーによりエアーが液中に分散される。更にこの状態でポンプに送り込まれ、エアーを小さくつぶすと共に均一に液中に分散した状態とすることができる。このエアーが均一に分散されたポリオール組成物が混合装置に送り込まれるので、混合装置に送り込まれた時点からポリオール組成物とイソシアネート成分のミキシングを開始することができる。
【０００８】
本発明に係るローディング装置としては、エアーを供給するための機構を備えておればよく、エアーを均一に分散させるための機能は、ローディング装置としては必要がない。かかる機能は、配管の経路途中に設けられたミキサーやポンプにより発揮されることになるが、ポンプについては、製造設備として元来必要とされるものであり、ローディングのために特別に設けられるものではない。また、ミキサーについても、例えば、無駆動のミキサーを使用することで、コスト的に優位性を確保することができる。その結果、安定したエアーローディングを行うことができ、かつ、コスト的にも従来技術に対して優位性のある発泡原液製造設備を提供することができる。
【０００９】
本発明の実施形態として、エアーのローディングを開始するための開始タイミングを設定する手段と、
前記所定位置にてエアーがローディングされたポリオール組成物が混合装置に到達したことを検出する手段と、
この到達の検出に基づいてポリオール組成物とイソシアネート成分の混合を開始させる手段とを備えていることが好ましい。
【００１０】
この構成によると、開始タイミングの設定に基づいて、エアーのローディングが開始させられる。所定位置においてエアーがローディングされたポリオール組成物は、ポンプの駆動により配管内を下流側へ向けて送出され、混合装置へと到達する。この到達を検出することにより、ポリオール組成物とイソシアネート成分の混合を開始させることができる。従って、適切なタイミングでイソシアネート成分の混合を開始できる。
【００１１】
本発明の実施形態として、前記ポンプの上部から定期的にエアー抜きを行うための制御手段を備えていることが好ましい。
【００１２】
かかる構成により、ポンプ内に溜まったエアーを定期的にエアー抜きを行うことにより、キャビテーションを防ぐことができる。
【００１３】
本発明の実施形態として、前記配管のうち、ミキサーからポンプに至るまでの部分を透明に形成していることが好ましい。
【００１４】
透明にすることにより、ローディングされた状態であるか否かを目視で確認することができる。
【００１５】
本発明に係るローディング装置は、エアーの供給量を計測するための手段を備えていることが好ましい。
【００１６】
これにより、エアーのローディング量を簡単に管理することができ、供給量の低下等が生じた場合には、警告を発するなどの処置を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜構成＞
本発明に係る発泡原液製造設備を図１の模式図により説明する。密閉タンク１（以下、単にタンクという。）が設けられており、ウレタン原液としてのポリオール組成物がタンク上部に設けられた開口部から投入される。ポリオール組成物は、ウレタンフォームを製造する原料として使用される。ポリオール組成物とは、ポリオール化合物、整泡剤、触媒、発泡剤からなるものである。発泡剤としては、代替フロンであるＨＦＣ−２４５ｆａ（ＣＦ3 ＣＨ2 ＣＨＦ2 ）が好適に用いられる。 タンク１には、原料を攪拌するための攪拌羽根１ａが設けられており、不図示の駆動装置により回転駆動される。なお、タンクバック圧は０．２Ｍｐａであり、タンクの容量は５０〜１０００リットルが好ましい。
【００１８】
タンク１の下部から配管２が延出されておりミキシングヘッド４（混合装置に相当) の位置にまで接続されている。また、ミキシングヘッド４からタンク１へ向う戻りの配管３も設けられている。
【００１９】
配管２の経路に沿って上流側から順番に説明する。タンク１の底部の位置にバルブ５が設けられている。このバルブ５を開放することで、ポリオール組成物を配管２に送り出すことができる。バルブ５の下流側には、ストレーナ６が設けられており、不純物を除去するフィルターとして機能する。
【００２０】
エアーをローディングするローディング装置７が設けられており、配管２の経路上に設定された所定位置２ａからエアーをローディングすることができる。ローディング装置７の構成を簡単に説明する。フロート式流量計７ａは、エアーの供給量を計測する手段として機能する。これにより、ポリオール組成物に対して所定比率の量のエアーを安定してローディングさせることができる。流量計７ａは、例えば、エアーの圧力が０．５〜０. ７ＭＰａであり、エアーの供給能力は５０〜５００ｍｌ／ｍｉｎの性能を有しているものが使用される。なお、流量計は上記のものに限定されるものではなく、例えば、他のデジタル式の流量計を用いることもできる。
【００２１】
エアーをローディングさせるための配管７ｂが設けられており、流量計７ａの下流側にはバルブ７ｃが設けられている。バルブ７ｃは、好適には、精密調整エアーニードルバルブであり、このバルブ７ｃの開閉は、制御部１０により制御される。バルブ７ｃの下流側には、逆止弁７ｄが設けられており、ポリオール組成物が逆流することを防止している。
【００２２】
所定位置２ａの近傍下流側にミキサー８が設けられている。このミキサー８は、強制攪拌タイプのミキサーを用いても良いが、コスト的な面から無駆動のインラインミキサーを用いることが好ましい。ミキサー８を用いることにより、ローディングされたエアーをポリオール組成物の液中にエアーを分散させて気泡を形成させることができる。
【００２３】
ミキサー８の近傍下流側に高圧ポンプ９が設けられている。高圧ポンプ９を設けることで、タンク１の底部からポリオール組成物を吸引して配管２内を移動させてミキシングヘッド４へと送り出す。高圧ポンプ９としては、クローズドタイプやオープンタイプを用いることができる。オープンタイプとは、ポンプケース内に液を一度溜め圧送するものをいい、クローズドタイプとは、吸入口から吐出口へ直接圧送するものをいう。
【００２４】
また高圧ポンプ９を設けることにより、液中にローディングされたエアーの気泡を更に小さくつぶすことができ、均一に気泡を分散させることができる。従って、ローディング装置７としては、かかるミキサー８や高圧ポンプ９による機能を備えておく必要はなく、構成が簡素化しコスト低下に寄与することができる。
【００２５】
ミキシングヘッド４の構成を図２の概念図により説明する。このミキシングヘッド４は、ポリオール組成物とイソシアネート成分とをミキシングするための装置であり、このミキシングされた発泡原液が吐出され、ウレタンフォームが製造されることになる。ミキシングヘッド４は、本体部４０と経路切り替え部４１とを備えている。図２（ａ）はポリオール組成物とイソシアネート成分とをミキシングして経路４ａから送出させる状態を示し、（ｂ）はミキシング動作を行う前の状態を示す。（ｂ）の状態では、配管２を通ってきたポリオール組成物は、戻り用の配管３を通って再びタンク１に戻される。また、配管１１を通って来たイソシアネート成分についても戻り用の配管１２によりタンク１５（図１参照）に戻される。すなわち、 液が循環させられる状態である。経路切り替え部４１の移動制御については、図示のようにオイルの注入を行うことで可能である。
【００２６】
次に、制御部１０の機能について説明する。既に説明したように、制御部１０は、ローディング開始信号に基づいて、バルブ７ｃを開放しエアーをポリオール組成物にローディングさせることができる。また、流量計７ａからの信号を受け取り、エアーの供給が正常に行われているか否かを監視することができる。エアーの供給が正常に行われていない（例えば、供給量の低下）と判断すると、警告手段１３を作動させてオペレータに報知させることができる。
【００２７】
タイマー１４により種々のタイマー時間が設定される。例えば、エアーローディングが開始されると、ローディングされたポリオール組成物が高圧ポンプ９によりミキシングヘッド４に送り込まれることになるが、エアーローディングされたポリオール組成物がミキシングヘッド４へ到達するタイミングをタイマー１４により設定することができる。すなわち、 初期位置２ａからミキシングヘッド４までポリオール組成物が移動する時間を予めタイマー１４により設定することができる。これにより、エアーローディングされたポリオール組成物がミキシングヘッド４に到達した時点でイソシアネート成分とのミキシングを行うように制御することができる。
【００２８】
さらに、高圧ポンプ９の上部から定期的にエアー抜きが行えるようにタイマー時間を設定することができる。このエアー抜きを行う理由は、エアーローディングを行うことにより、ポンプ内にエアーが溜まりやすくなりキャビテーションが発生するため、定期的にエアー抜きを行う必要がある。
【００２９】
また、配管２（タンク底部からミキシングヘッド４までの区間）については、透明のケミカルホースを使用することが好ましい。これにより、ローディングが実際に行われているか否かを目視で確認することができる。
【００３０】
＜作用＞
次に、図１の発泡原液製造設備を利用して発泡原液を製造するまでの作用を簡単に説明する。まず、タンク１内にポリオール組成物を投入し、攪拌羽根１ａにより攪拌する。バルブ５を開放し、高圧ポンプ９を駆動することでポリオール組成物の液を配管２に送り出す。また、このときミキシングヘッド４では経路切り替え部４１は図２（ｂ）の状態に設定されており、配管２を流れるポリオール組成物は、配管３を通ってタンク１に戻る（循環する）。また、イソシアネート成分についても配管１１，１２を通り循環する。
【００３１】
ついで、適宜のタイミングで制御部に対してエアーローディング開始の指令を与える。これにより、バルブ７ｃが開放されエアーが配管２の所定位置２ａからローディングされる。ローディングされたエアーはミキサー８により均一に分散され、さらに、高圧ポンプ９によりエアーの気泡は細かくつぶされる。これにより、気泡が均一に分散された状態で、ポリオール組成物がミキシングヘッドへと送り込まれる。
【００３２】
一方、ローディングの開始と共にタイマー１４によるカウントを開始する。カウント値が所定値に到達すると、制御部１０は経路切り替え部４１を図２（ａ）の状態に切り換える。このとき、ちょうどエアーローディングされたポリオール組成物がミキシングヘッド４に到達していることになる。これにより、ポリオール組成物とイソシアネート成分とのミキシングが開始され、このミキシングされた原液は経路４ａから吐出される。また、この経路の切り替え動作に伴い、エアーローディングされたポリオール組成物が配管３を通ってタンク１に戻ることはない。
【００３３】
＜効果＞
以上のような構成によれば、ローディング装置７の構成を簡素化できるのでローディングのための設備投資を抑制することができる。流量計７ａを用いることで、一定のローディング量を安定してかけることができる。また、ミキサーや高圧ポンプ９を用いるので均一な分散状態を早期に形成することができる。これにより、ローディング開始後ただちにポリオール組成物とイソシアネート成分とのミキシングを開始することができる。
【００３４】
例えば、車のバンパーのようにゲート注入を必要とする場合は、１５〜３０％のローディング量を必要とする場合がある。かかる高いローディング量を必要とする場合、従来は高価な専用のローディング装置を使用する必要があった。また、ゲートを使用しないオープン注入の場合は、ローディング量が１〜３％と少なくても良いが、専用の装置を使用した場合、そのローディング量の管理が非常に困難であった。本発明に係る構成を採用すれば、ローディング量の大小にかかわらず、管理を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】発泡原液製造設備の構成を示す図
【図２】ミキシングヘッドの構成を示す図
【符号の説明】
【００３６】
１      タンク
２，３，１１，１２      配管
４      ミキシングヘッド
７      ローディング装置
７ａ    流量計
８      ミキサー
９      高圧ポンプ
１０    制御部
１３    警告手段
１４    タイマー
４０    本体部
４１    経路切り替え部
【図１】
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【図２】
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