(57)【要約】【課題】ヘッド本体やセンターロッドの耐久性が良好であり、且つ比較的高い供給精度にて混合物を供給することができるミキシングヘッドと、このミキシングヘッドを用いた発泡ポリウレタン成形品の製造方法を提供する。【解決手段】筒状のヘッド本体１０と、該ヘッド本体１０内に回転自在に保持されたセンターロッド３０と、該ヘッド本体１０の内周面とセンターロッド３０の外周面との間に形成されたミキシングチャンバ５０と、該センターロッド３０を回転させる駆動装置と、該ヘッド本体１０に設けられた、混合される原料を該ミキシングチャンバ５０内へ供給するための原料供給部１１，１２と、該ミキシングチャンバ５０内を進退可能なクリーニングロッド４０とを備えてなるミキシングヘッド１。【選択図】図１
2012051162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のヘッド本体と、
該ヘッド本体内に回転自在に保持されたセンターロッドと、
該ヘッド本体の内周面とセンターロッドの外周面との間に形成されたミキシングチャンバと、
該センターロッドを回転させる駆動装置と、
該ヘッド本体に設けられた、混合される原料を該ミキシングチャンバ内へ供給するための原料供給部と、
該ミキシングチャンバ内を進退可能なクリーニングロッドと
を備えてなるミキシングヘッド。
【請求項２】
請求項１において、前記クリーニングロッドは、前記センターロッドに外嵌した筒状であり、
該クリーニングロッドを該センターロッドに沿って進退させるための進退装置が該ミキシングヘッドに設けられていることを特徴とするミキシングヘッド。
【請求項３】
請求項２において、前記センターロッドの外周面及びヘッド本体の内周面に沿って摺動する合成樹脂又はゴム製のクリーニングリングが前記クリーニングロッドに取り付けられていることを特徴とするミキシングヘッド。
【請求項４】
請求項２又は３において、前記進退装置はシリンダ装置であり、前記ヘッド本体に連設されていることを特徴とするミキシングヘッド。
【請求項５】
請求項４において、前記シリンダ装置のシリンダが前記ヘッド本体に着脱可能に連結されていることを特徴とするミキシングヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のミキシングヘッドによってポリオール成分とイソシアネート成分とを混合して金型に供給し、発泡ポリウレタン成形品を製造することを特徴とする発泡ポリウレタン成形品の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、前記ミキシングヘッドの前記ミキシングチャンバ内に残留する混合物を前記クリーニングロッドで押し出して金型に供給することを特徴とする発泡ポリウレタン成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミキシングヘッドに係り、例えば発泡ポリウレタン成形品を成形するためのポリオール成分とイソシアネート成分などの二液を混合するよう構成されたミキシングヘッドに関する。また、本発明は、このミキシングヘッドを用いた発泡ポリウレタン成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イソシアネート成分とポリオール成分とを混合するためのミキシングヘッドとしては、高圧ミキシングヘッドと低圧（摩擦型）ミキシングヘッドとがある。
【０００３】
高圧ミキシングヘッドは、原料をミキシングチャンバ内に高圧で吐出することにより、該ミキシングチャンバ内で原料を撹拌するよう構成されたものである（例えば特許文献１の図３）。ミキシングチャンバ内の原料はエジェクターロッドで押し出される。この高圧ミキシングヘッドでは、各原料をミキシングチャンバ内に高圧で吐出するための高圧ノズルが各原料ごとに必要である。
【０００４】
低圧ミキシングヘッドは、ミキシングチャンバ内に回転可能なローター（本発明においては、センターロッドと称する。）を設置しておき、原料を低圧でミキシングチャンバ内に吐出し、該ローターによって原料を撹拌し、混合物を自然流下によって流出させるようにしたものである（例えば特許文献１の図５及び特許文献２）。
【０００５】
特許文献１の図５では、ヘッド本体の内周面は、下端側ほど直径が小さくなるテーパ形状（すり鉢形状）となっており、ローターの外周面も、下端側ほど直径が小さくなるテーパ形状（円錐形状）となっている。該ローターは、ヘッド本体の内周面と同軸状に配置されている。ヘッド本体の下端には、混合物の流出口が設けられている。原料混合工程においては、ローターはヘッド本体の内周面から上方へ若干離隔しており、このローターの外周面とヘッド本体の内周面との間の隙間がミキシングチャンバとなっている。このローターの外周面とヘッド本体の内周面との間に各原料が供給され、ローターが回転することにより、原料の混合が行われる。原料混合工程の最終段階では、ローターの外周面とヘッド本体の内周面との間の隙間をなくすようにローターが下降する。これにより、該ローターの外周面とヘッド本体の内周面との間に残留した混合物が該ローターによって流出口から押し出される。これにより、比較的高い供給精度にて混合物を供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５４１１６
【特許文献２】特開２０００−９４４３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の図５のミキシングヘッドにあっては、原料混合工程の最終段階でローター（センターロッド）の外周面とヘッド本体の内周面との間の隙間をなくすようにローターが下降するため、その度にヘッド本体の内周面とローターの外周面とが接触してこれらが摩耗するおそれがある。
【０００８】
本発明は、ヘッド本体やセンターロッドの耐久性が良好であり、且つ比較的高い供給精度にて混合物を供給することができるミキシングヘッドを提供することを目的とする。また、本発明は、このミキシングヘッドを用いた発泡ポリウレタン成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１のミキシングヘッドは、筒状のヘッド本体と、該ヘッド本体内に回転自在に保持されたセンターロッドと、該ヘッド本体の内周面とセンターロッドの外周面との間に形成されたミキシングチャンバと、該ヘッド本体に設けられた、混合される原料を該ミキシングチャンバ内へ供給するための原料供給部と、該ミキシングチャンバ内を進退可能なクリーニングロッドとを備えてなるものである。
【００１０】
請求項２のミキシングヘッドは、請求項１において、前記クリーニングロッドは、前記センターロッドに外嵌した筒状であり、該クリーニングロッドを該センターロッドに沿って進退させるための進退装置が該ミキシングヘッドに設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３のミキシングヘッドは、請求項２において、前記センターロッドの外周面及びヘッド本体の内周面に沿って摺動する合成樹脂又はゴム製のクリーニングリングが前記クリーニングロッドに取り付けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４のミキシングヘッドは、請求項２又は３において、前記進退装置はシリンダ装置であり、前記ヘッド本体に連設されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５のミキシングヘッドは、請求項４において、前記シリンダ装置のシリンダが前記ヘッド本体に着脱可能に連結されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６の発泡ポリウレタン成形品の製造方法は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のミキシングヘッドによってポリオール成分とイソシアネート成分とを混合して金型に供給し、発泡ポリウレタン成形品を製造することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７の発泡ポリウレタン成形品の製造方法は、請求項６において、前記ミキシングヘッドの前記ミキシングチャンバ内に残留する混合物を前記クリーニングロッドで押し出して金型に供給することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明（請求項１）のミキシングヘッドにあっては、原料をヘッド本体とセンターロッドとの間のミキシングチャンバに供給し、センターロッドを回転させることにより混合する。従って、本発明のミキシングヘッドは、原料を高圧でミキシングチャンバに吐出するための高圧ノズルが不要である。
【００１７】
本発明では、ヘッド本体内で混合された混合物は、クリーニングロッドによってヘッド本体から押し出すことができる。これにより、混合物をヘッド本体から迅速に且つ殆ど残留することなく全量排出させることができるので、混合物の供給精度が良好である。また、このため、発泡ポリウレタン成形品を効率よくまた精度よく製造することが可能となる。
【００１８】
本発明では、ミキシングチャンバ内の残留混合物を排出するために、上記特許文献１の図５のミキシングヘッドのようにセンターロッドの外周面とヘッド本体の内周面とを接触させる必要がないので、ヘッド本体の内周面とセンターロッドの外周面とが徒に磨耗することを防止することができる。これにより、ヘッド本体及びセンターロッドの耐久性を良好なものとすることが可能である。
【００１９】
請求項２の通り、クリーニングロッドを、センターロッドに外嵌した筒状とし、進退装置によってミキシングチャンバ内を進退させることにより、ミキシングチャンバ内を効率よくクリーニングすることができる。また、請求項３の通り、このクリーニングロッドに、センターロッドの外周面及びヘッド本体の内周面に沿って摺動する合成樹脂又はゴム製のクリーニングリングを設けておくことにより、クリーニングチャンバ内の残留物を効率よくミキシングチャンバ外へ押し出すことができる。
【００２０】
請求項４の通り、進退装置としてシリンダ装置をヘッド本体に連設することにより、ミキシングヘッドがコンパクトなものとなる。この場合、請求項５の通り、シリンダ装置のシリンダをヘッド本体に着脱可能に連結することにより、ミキシングヘッドを容易に分解してメンテナンスすることができる。
【００２１】
本発明（請求項６）の発泡ポリウレタン成形品の製造方法にあっては、かかる本発明のミキシングヘッドによってポリオール成分とイソシアネート成分とを混合して金型に供給し、発泡ポリウレタン成形品を製造する。この際、請求項７の通り、ミキシングチャンバ内に残留する混合物をクリーニングロッドで押し出して金型に供給することにより、発泡ポリウレタン成形品を効率よくまた精度よく製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態に係るミキシングヘッドの構成図である。
【図２】図１のミキシングヘッドのクリーニングロッド前進状態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図（ａ）は実施の形態に係るミキシングヘッドの縦断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、第１図（ｃ）は第１図（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、第１図（ｄ）はクリーニングロッド先端部付近の斜視図である。なお、第１図（ａ）〜（ｃ）は、クリーニングロッドがミキシングチャンバから後退した状態を示している。第２図は、クリーニングロッドがミキシングチャンバ内に前進した状態におけるミキシングヘッドの縦断面図である。
【００２４】
このミキシングヘッド１は、円筒状のヘッド本体１０と、該ヘッド本体１０に連設された進退装置としてのシリンダ装置２０と、該ヘッド本体１０及びシリンダ装置２０の軸心部を縦通するセンターロッド３０と、該センターロッド３０に外嵌したクリーニングロッド４０等を備えている。このミキシングヘッド１は、通常は、ヘッド本体１０の軸心線方向が上下方向となるように設置されて使用される。以下、上下方向とは、このようにヘッド本体１０の軸心線方向が上下方向となるようにミキシングヘッド１を設置したときの上下方向をいう。ただし、ミキシングヘッド１の設置形態はこれに限定されるものではなく、例えばヘッド本体１０が斜めに延在するように設置されてもよい。
【００２５】
ヘッド本体１０の上部には、このミキシングヘッド１によって混合される原料の供給口１１，１２が設けられている。この実施の形態では、ヘッド本体１０に、第１の供給口１１及び第２の供給口１２の計２個の供給口が設けられているが、３個以上の供給口が設けられてもよい。この実施の形態では、第１図（ｃ）の通り、これらの供給口１１，１２同士は、ヘッド本体１０の下端から実質的に同一高さに、且つヘッド本体１０の周方向に約９０°の間隔をおいて設けられているが、供給口１１，１２の配置はこれに限定されない。例えば、これらの供給口１１，１２同士は、ヘッド本体１０の直径方向に対峙して設けられてもよい。また、これらの供給口１１，１２同士は、上下に位置をずらして設けられてもよい。これらの供給口１１，１２には、それぞれ、原料供給用のディスペンサ（図示略）が接続される。
【００２６】
このシリンダ装置２０は、内部に後述のピストン４２を収容した円筒状のシリンダ２１を備えており、このシリンダ２１がヘッド本体１０の上端側に同軸状に連なっている。この実施の形態では、ヘッド本体１０の上端部に、外向きに拡開する鍔部１３が設けられており、この鍔部１３にシリンダ２１の下端が連結されている。第１図（ａ）の通り、この実施の形態では、鍔部１３の外周面に雄螺子（符号略）が設けられ、シリンダ２１の下端部の内周面に設けられた雌螺子（符号略）が該雄螺子に螺合することにより、シリンダ２１がヘッド本体１０に着脱可能に連結されている。なお、ヘッド本体１０とシリンダ２１との連結構造はこれに限定されない。
【００２７】
この実施の形態では、シリンダ装置２０は、エアの圧力によりピストン４２を上下動させるエアシリンダ装置であり、シリンダ２１の上部と下部とにそれぞれエアの供給排出用のポート２２，２３が設けられている。シリンダ２１の上端を閉鎖するようにエンドプレート２４が取り付けられている。このエンドプレート２４の中央部にはセンターロッド３０の挿通孔２５が設けられている。この挿通孔２５に上から被さるように押えプレート２６がエンドプレート２４の上面に取り付けられている。この押えプレート２６の中央部には、後述の回転駆動装置連結軸３１が挿通される挿通孔２７が設けられている。この押えプレート２６の挿通孔２７は、エンドプレート２４の挿通孔２５よりも小径となっている。なお、シリンダ装置２０の構成はこれに限定されない。
【００２８】
センターロッド３０は、このヘッド本体１０とシリンダ２１との連結体を縦通している。このセンターロッド３０は、ヘッド本体１０の内径よりも若干小径の円柱状であり、ヘッド本体１０及びシリンダ２１と同軸状に配置されている。このヘッド本体１０の内周面とセンターロッド３０の外周面との間のクリアランスがミキシングチャンバ５０となっている。このミキシングチャンバ５０の下端側（ヘッド本体１０の下端の内周面とセンターロッド３０の下端の外周面との間）は、下方に向って開放しており、このミキシングチャンバ５０内で混合された混合物は、ヘッド本体１０の下端から自然流下によって流出するようになっている。センターロッド３０は、下端をヘッド本体１０の下端と揃えて配置され、上端部は、エンドプレート２４の挿通孔２５に挿通されている。
【００２９】
センターロッド３０の上端部から細軸状の回転駆動装置連結軸３１が突設されている。この回転駆動装置連結軸３１は、押え部材２６の挿通孔２７を通過してシリンダ装置２０の上方に突出している。この回転駆動装置連結軸３１にモータ等の回転駆動装置（図示略）が連結され、センターロッド３０がその軸心回りに回転駆動される。センターロッド３０の上端部は、環状の軸受部材３２によって挿通孔２５に回転自在に支持されている。この軸受部材３２は、この実施の形態ではフッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン）等の高摺動性の合成樹脂のリングにて構成されている。なお、軸受部材３２の材質や構成はこれに限定されない。例えば、この軸受部材３２はボールベアリング等であってもよい。
【００３０】
センターロッド３０の形状や配置、設置構造、回転駆動装置との連結構造等の構成は、図示以外の構成であってもよい。
【００３１】
クリーニングロッド４０は、このセンターロッド３０に外嵌し、上下方向に摺動自在な円筒状部材よりなる。クリーニングロッド４０の外径は、ヘッド本体１０の内径よりも若干小さいものとなっており、クリーニングロッド４０はヘッド本体１０内にまで進出可能となっている。このクリーニングロッド４０の下端にクリーニングリング４１が取り付けられている。このクリーニングリング４１は、この実施の形態では、フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン）等の高摺動性の合成樹脂のリングにて構成されている。なお、クリーニングリング４１を構成する材料はこれに限定されるものではなく、例えばグラファイトやシリコン樹脂などにより構成してもよく、あるいはアルミニウムや銅などの軟金属により構成してもよい。
【００３２】
この実施の形態では、クリーニングリング４１は、センターロッド３０の全周を取り囲む環状のものである。このクリーニングリング４１は、内周面がセンターロッド３０の外周面に全周にわたって密着すると共に、外周面がヘッド本体１０の内周面に全周にわたって密着しており、クリーニングロッド４０が進退するときには、実質的に該センターロッド３０の外周面及びヘッド本体１０の内周面との密着状態を保ったまま、これらの面に沿って摺動することが可能な内径及び外径並びに構成を有している。このクリーニングリング４１は、クリーニングロッド４０の下端にビス留め等により着脱可能に取り付けられており、摩耗した場合には新しいものに交換可能となっている。なお、クリーニングリング４１のクリーニングロッド４０への取付方法はこれに限定されない。
【００３３】
クリーニングロッド４０の上部には、ピストン４２が取り付けられている。この実施の形態では、該ピストン４２は、中央部にクリーニングロッド４０の挿通孔４２ａを有した円盤状のものであり、この挿通孔４２ａにクリーニングロッド４０が挿通されて該クリーニングロッド４０の外周面に固着されている。なお、ピストン４２の形状やクリーニングロッド４０への取付構造はこれに限定されない。このピストン４２の外周面に装着されたＯリング４３がシリンダ２１の内周面に対し全周にわたって実質的に気密に密着しており、クリーニングロッド４０が進退するときには、実質的にこのヘッド本体１０の内周面との密着状態を保ったまま、このヘッド本体１０の内周面に沿って摺動可能となっている。
【００３４】
ポート２２を大気に開放した状態でポート２３からピストン４２の下側に圧縮エアを供給すると、クリーニングロッド４０は、その上端が軸受部材３２に当接するまで上昇する（第１図（ａ））。クリーニングロッド４０がこの上昇限に位置した状態にあっては、第１図（ａ）の通り、クリーニングリング４１は、少なくともその下端側がヘッド本体１０の内周面とセンターロッド３０の外周面と間に入り込んでおり、供給口１１，１２よりも上方においてミキシングチャンバ５０の上端側を気密に閉鎖した状態となっている。ポート２３を大気に開放した状態でポート２２からピストン４２の上側に圧縮エアを供給すると、クリーニングロッド４０は、クリーニングリング４１の下端がヘッド本体１０及びセンターロッド３０の下端と面一状となるまで下降する（第２図）。クリーニングロッド４０、ピストン４２、シリンダ２１又はヘッド本体１０には、クリーニングリング４１が第２図の位置にて停止するようにストッパ（図示略）が設けられている。なお、クリーニングロッド４０の上下動をその上昇限（第１図（ａ）の位置）及び下降限（第２図の位置）にて停止させるための構成は、これに限定されない。クリーニングロッド４０が下降限まで下降した状態において、クリーニングリング４１が若干（クリーニングリング４１がヘッド本体１０の内周面及びセンターロッド３０の外周面との密着状態を維持しうる範囲内において）ヘッド本体１０及びセンターロッド３０の下端から下方へ突出するように構成されてもよい。
【００３５】
このように構成されたミキシングヘッドを用いてウレタン原料の混合を行うには、ヘッド本体１０の筒軸心線方向が上下方向となるようにし、クリーニングロッド４０を第１図（ａ）のように上昇限に位置させ、センターロッド３０を高速、例えば数千ｒｐｍで回転させた状態で、各供給口１１，１２からポリオール成分及びイソシアネート成分を供給する。これにより、ミキシングチャンバ５０内においてこれらの原料が混合される。このミキシングチャンバ５０内の混合物は、自然流下によりヘッド本体１０の下端から流出して発泡ポリウレタン成形品の成形用金型（図示略）に供給される。必要量の原料を各供給口１１，１２から供給した後、クリーニングロッド４０を第２図の位置まで下降させ、ミキシングチャンバ５０内の混合物をヘッド本体１０の下端から押し出す。
【００３６】
その後、ピストン４２を第１図（ａ）の上昇限まで上昇させた後、次回の原料混合を行う。
【００３７】
このミキシングヘッド１にあっては、原料をヘッド本体１０とセンターロッド３０との間のミキシングチャンバ５０に供給し、センターロッド３０を回転させることにより原料を混合する。従って、原料を高圧でミキシングチャンバ５０に吐出するための高圧ノズルが不要であり、構成が簡易である。また、シリンダ装置２０によりクリーニングリング４１付きのクリーニングロッド４０を進退させてミキシングチャンバ５０内の混合物を排出するので、ミキシングチャンバ５０内に混合物が殆ど残らず、速やかに排出されるから、混合物の金型への供給精度が良好である。従って、発泡ポリウレタン成形品を効率よく、また精度よく成形することができる。また、このようにクリーニングリング４１付きのクリーニングロッド４０によりミキシングチャンバ５０内の混合物を排出するので、ミキシングチャンバ５０内に混合物が殆ど残らず、清掃も容易である。
【００３８】
本発明では、ミキシングチャンバ５０内の残留混合物を排出するために、上記特許文献１の図５のミキシングヘッドのようにセンターロッド３０の外周面とヘッド本体１０の内周面とを接触させる必要がないので、ヘッド本体１０の内周面とセンターロッド３０の外周面とが徒に磨耗することを防止することができる。これにより、ヘッド本体１０及びセンターロッド３０の耐久性を良好なものとすることが可能である。
【００３９】
この実施の形態では、シリンダ２１がヘッド本体１０に対し着脱可能となっているので、ヘッド本体１０をシリンダ装置２０と分離し、清掃等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００４０】
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態をもとりうる。
【００４１】
例えば、クリーニングロッド４０を進退させるための進退装置は、エアシリンダ装置以外のものであってもよい。エアシリンダ装置以外の進退装置としては、例えば、油圧シリンダやリニアモーター等を用いてもよい。進退装置としてリニアモーターを用いる場合には防爆機構を設ける。
【００４２】
本発明のミキシングヘッドは、発泡ポリウレタン成形品の製造以外の用途に用いてもよく、ウレタン原料以外の材料を混合するのに用いられてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  ミキシングヘッド
１０  ヘッド本体
１１，１２  供給口
２０  シリンダ装置
２１  シリンダ
３０  センターロッド
４０  クリーニングロッド
４１  クリーニングリング
４２  ピストン
５０  ミキシングチャンバ
【図１】
2012051162.tif 000003
【図２】
2012051162.tif 000004