(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール・バルブ、供給ラインおよび液体収集容器を有して成る液体供給アセンブリであって、
該供給ラインは、該ボール・バルブと該液体収集容器との間で輸送導管として機能し、また、該供給ライン内の液体が毛管作用を受けるような所定の貯蔵容量および所定の直径を有しており、
該液体供給アセンブリでは、該ボール・バルブが閉鎖ポジションに合わせられている場合、該供給ライン内での毛管作用に起因して、供給ラインから液体収集容器へと液体のリークが実質的に生じず、従って、ボール・バルブが閉鎖ポジションに合わせられていると、該毛管作用に起因して、実質的に全ての液体が該供給ラインによって保持され、また、該ボール・バルブを閉鎖ポジションから開放ポジションに合わせると、該液体が該液体収集容器へと迅速に移動する、液体供給アセンブリ。
【請求項２】
液体が、５０ｄｙｎ／ｃｍ２の表面張力を有することを特徴とする、請求項１に記載の液体供給アセンブリ。
【請求項３】
前記供給ラインが前記ボール・バルブに接続されると同時に前記液体収集容器への供給を行い、該供給ラインが、多くとも３０ｍＬの液体貯蔵容量および大きくとも１．０７ｃｍの直径を有している、請求項１または２に記載の液体供給アセンブリ。
【請求項４】
液体収集容器は、マニホールド・パイプである、請求項１〜３のいずれかに記載の液体供給アセンブリ。
【請求項５】
前記ボール・バルブは、少なくとも１つのチャンネルを有して成る３方向ボール・バルブである、請求項１〜４のいずれかに記載の液体供給アセンブリ。
【請求項６】
前記供給ラインが、多くとも１０ｍＬの液体貯蔵容量および大きくとも８．３８ｍｍの直径を有する、請求項３に記載の液体供給アセンブリ。
【請求項７】
前記供給ラインが、多くとも４ｍＬの液体貯蔵容量および大きくとも４．７５ｍｍの直径を有する、請求項６に記載の液体供給アセンブリ。
【請求項８】
前記供給ラインが、多くとも１ｍＬの液体貯蔵容量および大きくとも１．９８ｍｍの直径を有している、請求項７に記載の液体供給アセンブリ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の液体供給アセンブリを用いた、ポリウレタンから成るスラブストック・フォームを製造するシステム内で添加物を制御して導入する方法であって、
（ａ）前記マニホールド・パイプ内に液体ポリオールを供給する工程、ならびに
（ｂ）少なくとも１種類の染料、少なくとも１種類の顔料、少なくとも１種類のポリマー着色剤、少なくとも１種類の触媒、少なくとも１種類の界面活性剤、少なくとも１種類の難燃剤、水およびそれらのあらゆる組み合わせの混合物から成る群から選択される少なくとも１種類の液体添加物を前記供給ラインを通して該マニホールド・パイプ内に導入し、該液体ポリオールと該少なくとも１種類の液体添加物との混合物を形成する工程
を含んで成る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、アクチュエーター信号に対する応答時間を略即時とすることができる改良された供給アセンブリ（または計量供給アセンブリ、ｄｏｓｉｎｇ  ａｓｓｅｍｂｌｙ、バルブ／供給ライン／液体収集容器）に関する。そのようなアセンブリは、バルブを介して液体を収集容器に制御して導入するために用いられる。特に、本発明のアセンブリにおいては、バルブが閉鎖されている場合に供給ラインから液体収集容器へのリークは生じず、また、バルブを開放すると、液体が供給ラインから液体収集容器へと迅速に導入される（双方とも約５０ｄｙｎ／ｃｍ２（ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２）の表面張力を有する液体を測定標準として使用する場合である）。このアセンブリは、ポリウレタンから成るスラブストック・フォーム用の反応物質に着色剤を注入する場合に特に適しており、オン／オフ・サイクルの間にて低度の着色に起因する廃フォームを実質的に減少させる。好ましくは、本発明のアセンブリは、ボール・バルブ、マニホールドおよびコネクター・パイプ（常に多くとも３０ｍＬの液体を収容することができ、大きくとも約１．０７ｃｍの直径を有する）を有して成る。かかる接続パイプ（またはコネクター・パイプ）によって、認識できる程度のリークまたは圧力降下が生じず、また高い処理流量でなくとも、実質的に瞬間的なシャット・オフおよびシャット・オンを行なうことができる。また、必要に応じて、かかる特有の接続パイプは、高い処理流量を許容すべく十分に大きくてもよい。バルブ／パイプ／マニホールドという構成は本発明の範囲内である。
【０００２】
発明の背景
ポリウレタンから成るスラブストック・フォームに関する広範な種類の色に対する需要の結果、ポリマー着色剤を使用するブレンド・オン・フライ・カラー・ドーシング・ユニット（ｂｌｅｎｄ−ｏｎ−ｆｌｙ  ｄｏｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）へ移行する大きな動きとなっている。この場合、着色剤計量供給装置を用いて、２またはそれ以上の着色剤を正確に計量してポリオール流れに注入し、その後、フォーム・ミックスヘッド中で混合して正確な色合いおよび色の濃さを出している。この種の処理法の最大の利点は、４または５種類の「原色」の着色剤から制限なく色を出せることである。更に、ある暗色から次の暗色への変化を比較的短い間隔で行なうことができ、色の変化の結果として廃棄する必要のあるフォーム量が最小限になる。明るい色合い（または色彩）を出すことは、実質的により小さい着色剤の処理量に起因して応答時間（システム内で実際に変化が生じるまでの時間）が増加するので、難題であることが判っている。この応答時間を許容できるレベルにまで減少させ、（２ｇ／ｍｉｎに近いまたはそれより小さい）流量の場合であっても、ある色から次の色へと変化させるのに必要な時間の長さを最小限度にする手段が必要とされていた。かかるために、インジェクション・ポート（またはインジェクションの開口部）と再循環ラインとの間の体積を最小限にする独特な３方向バルブ／インジェクター・システムを設計する必要があった。その結果、再循環モードからディスペンス・モードに切り換えると、圧力が迅速に増加し、従って略瞬間的な供給が行なわれる。また、着色剤が迅速に流れ始めることに加えて、着色剤をディスペンシング・モードから再循環モードに再度切り換える場合に、高い処理量でも流れが略瞬間的に遮断されることが必要とされる。これは、着色剤の必要がなくなった場合に着色剤がマニホールドへと戻ってしまう「ブリード（または放出）」を防止するためである。本発明の結果、着色剤の流れの略瞬間的な開始および停止を達成することができた。
【０００３】
クロス（Ｃｒｏｓｓ）らの米国特許第４２８４２７９号（これを参照することによって、この内容の全てを本明細書にそのまま取り込んでいる）に記載されているようなポリマー着色剤（即ち、ポリオキシアルキル化着色剤）が、ポリウレタンから成るスラブストック・フォームを（連続プロセスで）着色させるのに長年の間使用されてきた。かかるポリマー着色剤を用いる以前では、顔料（または色素）の分散液がポリウレタンの着色コンパウンドの主なソースであった。かかる分散液は、標準的なインジェクター内で使用するには粘度が高すぎるので取り扱いが非常に困難であり、また、汚染性が高く、環境的に優しくない溶剤を用いることなく標準的なインジェクター装置を洗浄することが困難であって、更に、非常に研磨性に富むので、ポリウレタンから成るスラブストック・フォームの着色に関連する精密な機器に損傷を与える可能性があることが従来より知られている。結果的には、ポリウレタン・フォームを着色するのに最も良い材料としてポリマー着色剤は広く認められている。
【０００４】
従来、ポリマー着色剤の常套のブレンドは、目的のフォーム内に取り込まれる前において２種類またはそれ以上の原色の着色剤を使用する時に先立って作られていた。成分は、ミキサーまたはドラムタンブラー等のある種の攪拌機を用いて一体的に混合され得る。ブレンドが適当な色彩を帯びた後、それをフォーム基剤内へ更に導入するためにストレージ・タンク（または貯蔵タンク）へ移していた。ポリマー着色剤の特定のバッチの着色が完了すると、前のランの着色剤を、ストレージ・タンクから排出しなければならず；タンクを洗浄する必要があり；その後、同じタンクで処理されることになる次の着色剤をタンクに仕込む必要がある。タンク、パイプライン等の洗浄は、ポリマー着色剤の水への溶解性のため（特に顔料と比較して）容易に行なえた。しかしながら、行なうべき手順は、依然として、手間がかかり、コスト的に効率が良くないと考えられる。そこで、一般的なプラクティスを修正して、処理されることになる各々の別個の着色剤（色彩）用のタンクをあつらえることを維持していた。その結果、フォームの製造業者が市場での需要を適切に満たす必要がある場合、望ましくない非効率なことが多く、また多くの望ましくない制限が生じていた。
【０００５】
上記で引用したクロスらのようなポリマー着色剤は、相互に全体的に混和性があるだけでなく、ほとんどのポリオール（ポリウレタン材料の製造に用いられる２種の主成分のうちの一方である（なお、もう一方はイソシアネートである））に対しても混和性を有するように設計されていた。他方、顔料の分散液は、ある種の液体キャリアー内に分散されている粒子である。顔料の分散液を満足のいくように一体的にブレンドして一様な色を出すには、顔料の分散液をよく攪拌する必要がある。その結果、ポリオールと着色剤とを典型的なスラブストック・フォーム機のミックスヘッド内において混合する短い時間は、目的のフォームにわたって単一の均質な着色を確保するために成分を適切に混合するには十分でない場合がある。従って、別の変更を行なうことによって、後のブレンド（ポリオール／イソシアネートの混合物がミックスヘッドを通過してブレンドされる）のためのポリオール用マニホールドに所望のポリマー着色剤を別途添加していた。結果として、アメリカ合衆国では、着色された全てのスラブストック・フォームの中の過半数が、かかる方法で製造されている。
【０００６】
スラブストック・フォーム用の、この「新しい」（現在は典型的となっている）オン・ザ・フライ（ｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ）着色剤調製ラインの構成を図１に示す。この新しい着色システム自体は、一般に４〜６つの「原色」の着色剤用のストレージ・タンク（そのうちの１つを図１の１０で示す）から成り、各々のストレージ・タンクが、可変速度モーター／ドライブ１４（例えばバイキング（Ｖｉｋｉｎｇ）より市販されている）に連結する少なくとも１つの容積式平歯車ポンプ（または容積式ギアポンプ）１２へと着色剤を供給する。再循環モードまたはディスペンス・モードのいずれか（３方向バルブ１６のポジションによって変える）でモーター１４とポンプ１２とを組合せたものを連続的に運転することが一般的であり、モーター１４が適切な回転数（ｒｐｍ）まで回転するのに要する時間を最小限にし、最終的には、着色剤がインジェクター２０を通って予備混合用マニホールド１８へと流れ始めるのに必要な圧力を達成していた。処理圧力（または処理流体の圧力）は、ポンプ１２から３方向バルブ１６までの供給ライン１３に取り付けたプレッシャー・ゲージ（または圧力ゲージ）２５を用いて測定することが一般的であった。典型的な３方向バルブ１６は、空気作動式であり、着色剤をマニホールド１８へと流す必要がある場合に着色剤流れが再循環供給ライン２２からディスペンス供給ライン２４（インジェクター２０に到る）に向けるのに使用していた。着色剤をマニホールド１８からミキシング・ヘッド２６に移動させ、更にその後、目的のスラブストック・フォーム（図示せず）を着色させていた。従来、かかる構成が効率的であるとされてきたが、かかる操作に関連する多くの問題は残されたままであって、これまで解決されていない。最も重大なことには、インジェクター２０は、不要な着色剤がマニホールドへとリークすることを防止するためのものであるが、バルブ自体を閉鎖した場合でも、かかるデバイス（またはインジェクター）は、認識できる量のそのような望まない着色剤がマニホールドへ入ってしまうことを実際には許容していると思われることが見い出された。このような問題は、かかるデバイスを用いる場合に存在する他の有害な効果によって悪化するものとなっている。
【０００７】
例えば、市場においては、フォーム製造業者が、種々の色相（または色彩）およびポリオールの流量を用いて暗色および明色を提供できるという要請がある。着色剤の体積を定量的に供給しているので、幅広い範囲の着色剤流量は、明色の場合には少ない成分の十分に小さい流れ（または流量）をカバーする必要がある。更に、ポリオールの流量は、１０ｋｇ／ｍｉｎと低くなることがあり、また３００ｋｇ／ｍｉｎと高くなることもある（着色剤の充填量は、一般的にポリオールの１００部当たりの部数（ｐｈｐ）で表す）。ポリオールの流量が減少するので、それに対応して、同じｐｈｐを維持すべく着色剤の流量を減少させる必要がある。アメリカ合衆国およびその他の国の大部分のフォーム製造プラントでは、着色剤供給システムが、２ｇ／ｍｉｎという小さい着色剤流量を供し、また、７０００ｇ／ｍｉｎまたはそれ以上の大きい着色剤流量を供する必要がある。本発明を取り入れる以前では、５０００ｇ／ｍｉｎでポンプ供給する場合において着色剤が流れ始める流量は、５ｇ／ｍｉｎでポンプ供給する場合とは大きく異なることが一般的であった。これまでは、一般的な対策として、小さい流量範囲に対して、より小さい直径のラインを用いていた。あいにく、かかる小さい直径（小さい口径）の供給ラインに関しては明らかに限界があり、とりわけ、小さい直径のラインを通して材料を数フィートポンプ供給すると、処理圧力降下が生じる。また、典型的な計量供給システムは、着色剤をマニホールドへと継続的に導入することなく、瞬間的にシャットオフすることができない。このことは、バルブとマニホールドとの間の供給ライン内において多量の着色剤が存在していることに起因すると考えられる。計量供給中、着色剤は供給ラインを通ってマニホールドへと移動し、その後望ましくは、ポリオール成分内で均一かつ十分に混合される。シャットオフすると、供給ラインへの着色剤の移動が停止するが、供給ライン内には着色剤がある程度残存し、不均一に移動し続ける。従って、供給ラインに残存する着色剤が導入されてしまうと、ポリオール自体が変色し、または不均一に着色されることになる（従って、廃フォームが形成されてしまう）。
【０００８】
種々のインジェクション・システムを評価するために、（図１に関して上述で説明したような）着色剤計量供給（ポンプ供給）システム全体を開発した（現実の製造装置と非常に似ている）。そのシステムは、フル・フラックス・ベクトル・モーター（ｆｕｌｌ  ｆｌｕｘ  ｖｅｃｔｏｒ  ｍｏｔｏｒ）／ドライブ（バルドール（Ｂａｌｄｏｒ）製）に連結した平歯車ポンプ（バイキング製）から成る。６．３５ｍｍの外径のステンレス製チューブが、ポンプの排出側に接続されていた。ポンプから３方向バルブまでの距離は、およそ４０フィートであった。標準的な３方向バルブからチェック・バルブ（インジェクター）までの距離は、３フィートであった。かかる供給ラインの直径は約６．３５ｍｍであった。供給ライン内の有効液体容量は約３０ｍＬであった。モーター／ポンプを運転させることによって、３方向バルブを介して昇圧を確保し、その後ディスペンスしてバルブからチェックバルブまで圧力下でラインを流体によって満たすことを確実ならしめていた。その後、再循環からディスペンスするように３方向バルブを切り替えた瞬間から液体ポリマー着色剤が実際に流れ始めるのに要する時間を種々の処理量において測定した。着色剤の応答時間（着色剤が３方向バルブからインジェクターへと流れ始めるのに要する時間）をかかる既知のシステムの場合について処理流量で対比した。以下の表において、約５０ｄｙｎ／ｃｍ２の表面張力を有した液体ポリオール（ウイトコ（Ｗｉｔｏｃｏ）製のフォムレズ（Ｆｏｍｒｅｚ、登録商標）１１２２５により測定）に対する結果を示す。
【０００９】
【表１】
0003768884.tif 000002
【００１０】
上記の表に示すように、小さい処理流量においては、供給前の時間が極端に長くなる。バルブを回転させた時から着色剤が２．５ｇ／ｍｉｎにて流れ始めるまで、初めに４８秒かかった。このことは、２２フィート／ｍｉｎのコンベヤー速度では約１７フィートの品質不合格フォームが発生してしまうこと、または廃棄を必要とする廃フォームのロスが７００ポンドまで発生してしまうことを示している。明らかに、迅速な供給は、あらゆる流量に対して必要であったが、このことは従来技術では産業に見合うものではなかった。更に、シャットオフした後でも、供給ラインがマニホールド内へと着色剤の液滴を導入し続け、従って、計量供給システムをシャットオフした後において、変色した廃フォームの量はかなり多かった。従って、高いもしくは低い処理圧力で十分な着色を最も確実に行なうために、また、廃フォームの製造を減少させるために、計量供給システムの改良が必要とされる。
【００１１】
本発明の説明
従って、本発明の目的は、非常に小さい体積の液体をバルブからマニホールドに移動せしめる特有のバルブ／マニホールドのアセンブリを供することであって、バルブを閉鎖した場合において液体のマニホールドへのリーク量を最小限度にすることである。本発明のもう１つの目的は、バルブ計量供給システム用の小容量の供給ラインのコネクターを提供することであって、バルブをシャットオフした後で供給ラインに存在する投入された供給液体を実質的に全て保持することである。本発明の更なる課題は、ポリウレタンから成るスラブストック・フォームを所定のように着色するための装置を供することであり、かかる装置はバルブ／供給ライン／マニホールドの単一のアセンブリを有して成っており、供給ラインにあっては、バルブをシャットオフすると毛管作用、付着性（または粘着性）および／または凝集効果に起因して着色剤がマニホールドへと実質的にリークすることがない。本発明の更なる課題は、着色剤を注入してポリウレタンから成るスラブストック・フォームを着色する低処理流量法を供することであり、その方法によって、品質が低下して不適当に着色した不要のフォーム材料の製造を実質的に減少させ、また、可能な限りなくす。
【００１２】
従って、本発明は、バルブ、供給ライン、液体収集容器を有して成る液体供給（または計量供給）アセンブリ（ｌｉｑｕｉｄ  ｄｏｓｉｎｇ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）を包含する。該供給ラインは、該バルブと該液体収集容器との間の輸送導管として機能する。該液体計量供給アセンブリによって、該バルブが閉鎖ポジションに合わせられている場合、供給ラインから液体収集容器へと液体のリークが実質的に生じない。該バルブを閉鎖ポジションに合わせた瞬間では、実質的に全ての該液体が該供給ライン内に保持される。該バルブを閉鎖ポジションから開放ポジションに再度合わせると、該液体が液体収集容器へと瞬間的に移動する。また、より詳細には、かかる発明は、以下のようなバルブ、供給ラインおよび液体収集容器を有して成る液体計量供給アセンブリに関する。該供給ラインは、該バルブと該供給ラインとの間で輸送導管として機能する。５０ｄｙｎ／ｃｍ２の表面張力を有する液体が該計量供給アセンブリに導入される際、バルブが閉鎖している場合では供給ラインから液体収集アセンブリへの該液体のリークが実質的に生じることはなく、バルブを開放すると、液体は液体収集容器へと迅速に移動することになる。更に、バルブ、供給ラインおよび液体収集容器を有して成る液体計量供給アセンブリが、本発明の範囲内に含まれると考えられ、該供給ラインは、該バルブにつながると同時に該液体収集容器への供給を行なう。該供給ラインは、多くとも３０ｍＬの液体貯蔵容量（または液体の貯蔵キャパシティー）を有し、大きくとも１．０７ｃｍの直径を有している。また、本発明は、かかる計量供給アセンブリを用いて、スラブストック・フォームを着色する特定の操作（または手法）をも包含する。
【００１３】
かかる本発明の計量供給アセンブリは、収集容器へと液体がリークすることを防止し、バルブの開放に関連した応答時間を迅速にして、液体を迅速に収集容器へと輸送できるいずれの構成をも含んでいる。これに代えて、本発明のアセンブリのもう１つの態様は、ある表面張力を有する少なくともそのような液体に対しては同じ性能を必然的に示す。そのような場合において、液体表面張力定数（５０ｄｙｎ／ｃｍ２）は、本発明のアセンブリ内で用いる液体を限定するものではなく、本発明のバルブ・アセンブリが常時適切に機能するであろう標準的な液体の表面張力であるに過ぎないことが理解されよう。従って、非常に小さい表面張力（即ち、１０ｄｙｎ／ｃｍ２）を有する液体をアセンブリに導入した場合であっても、導入される液体（５０ｄｙｎ／ｃｍ２という標準的な表面張力を有する）に関連した上述の機能的な特徴（即ち、バルブが閉鎖されている場合には実質的なリークがなく、バルブを開放すると収集容器へと迅速に移動すること）が充足されている限り、本発明の条件を満たす。実際のところ、本発明のアセンブリ内で用いる「液体」は、若干の（または検知できる程の）固体含量を含んで成る顔料（または不溶性着色剤）の分散液等であってよい。なお、本発明のアセンブリ（標準的な表面張力を有する液体を導入する場合に特定の機能的な特性を有するだけでよい）内において、かかる分散体等を用いてもよい。
【００１４】
「液体収集容器」という用語は、バルブおよび供給ラインを通って輸送される液体を一時的または恒久的に貯めることが可能ないずれの容器をも包含する。従って、この用語には、単に例示としてマニホールド・パイプ等の導管が包含され、同じく単に例示としてストレージ・タンク（固定式または移動式のいずれかであり、即ち、地上に設置されたタンクまたは乗り物に設置されたタンクである）等を含む貯蔵容器が包含される。従って、本発明の計量供給アセンブリを用いることによって、いずれの液体（限定するわけではないが着色剤、染料、アルコール類および燃料類等の有機液体、および、過酸化物、水等の無機液体を含む）をも輸送することができる。「ポリウレタンから成るスラブストック・フォーム」という用語は、ポリオールとイソシアネートとを反応させることによって成形できる周知の硬化ポリウレタン・フォームを表している。ポリオールおよびイソシアネートに加えて、他の成分、限定するわけではないが、例えば界面活性剤、触媒、難燃剤（または難燃性付与剤）および発泡剤等が比較的低い割合でかかるフォーム製品に添加されている。ポリウレタン・フォームを着色することが本発明の計量供給アセンブリの主な目的（または課題）であるが、この特定のデバイスを用いて、ポリウレタンから成るスラブストック・フォーム（および多くの他の最終的な使用製品）内にかかる他の添加剤を導入してもよい。本発明のアセンブリによって、選択した割合かつ選択した量で液体（または分散した）添加剤の制御された計量供給が有用かつ驚く程に可能となる。着色剤、触媒および界面活性剤等を制御して添加することが極めて必要であるが、従来より使用されている計量供給装置では達成することが不可能に近いので、多くの産業界、特にポリウレタンから成るスラブストック・フォームの製造市場にとっては、かかる本発明のアセンブリによりもたらされる有用性は非常に重要である。従って、本発明の計量供給アセンブリによって、本発明のアセンブリの液体収集容器内に目的とする組成で予め選択した時間、予め選択したレベルまたは予め選択した割合でもって計量供給を制御できる能力がもたらされる。
【００１５】
「バルブ」という用語は、シャット・オフした後に液体が供給ラインに流れることを制限または防止する何らかの方法で回転または移動し得るデバイスを包含する。この用語は、限定するわけではないが、ボール・バルブ、プランジャー・バルブおよび回転バルブ等を含むあらゆる３方向式バルブを包含する。また、かかる用語は、かかる特定のバルブを有して成る個々のアセンブリを包含するが、かかるバルブが、本発明の計量供給アセンブリの供給ライン要素につながるある種のパイプまたはチャンネルを含んでいてもよい。「供給ライン」という用語は、バルブと液体収集容器との間の接続パイプ（形状が好ましくは円筒状または少なくとも実質的に円筒状のパイプ）を意味する。計量供給アセンブリ内で供給される液体が、バルブ要素から収集容器へと（またはその逆も可能である）一方向に移動できるように、バルブと液体収集容器との間が供給ラインによって同時に接続される必要がある。
【００１６】
「実質的にリークがない」という用語は、本発明の計量供給アセンブリの機能的な特徴に関して用いる場合、バルブを一旦閉鎖すると供給ラインから漏れて収集容器へと移動し得る液体が極少量であることを単に意味する。このように移動する液体のリーク（または漏れ）量が極少量でしかないことは、閉鎖バルブによって供される真空シールにより達成されるが、これは、供給ライン壁への液体の付着および液体の凝集（双方とも毛管作用を介する）によって助力されている。従来、インジェクター（ばね荷重式またはプランジャー式のインジェクター等）および／またはチェック・バルブ（ばね荷重式またはプランジャー式のチェック・バルブ等）は、バルブから液体収集容器に通じる供給ライン内に存在した。かかるインジェクターおよび／またはチェック・バルブは、分離可能な金属―金属界面に蓄積する液体がリークするために、特に低い処理圧力を用いた場合では非常に取り扱いにくいことが判った。本発明のアセンブリでは、ばね荷重式のインジェクターまたはチェック・バルブを用いていない。真空シール作用および毛管作用のみによって、供給ライン内に導入された液体を実質的に全て保持するのに必要な吸引力を供する。従って、この場合の「実質的」という用語は、僅かな液体のしずく以外の全ての液体が保持されるべきことを示しており、保持されない液体の量を総計すると、バルブの閉鎖後約１時間経過した時点において供給ラインの全貯蔵容量のわずか約５％までであるが、好ましくは、かかる液体の量がわずか約１％までであり、更に好ましくはわずか約０．１％までであり、また当然ではあるが、かかる時間が経過した後で液体のリークが生じないことが最も好ましい。従って、バルブの閉鎖後において、供給ラインが、供給ラインから液体収集容器へとリークし得る液体のそのような量以外の全ての液体を保持しなければならない。閉鎖した後において、閉鎖バルブに起因する真空シールおよび供給ラインの内面に接触する液体に起因する毛管作用（接着および凝集）によって、供給ライン内に存在する液体を供給ラインが保持することになる。特に、着色されたポリウレタンから成るスラブストック・フォームの製造方法において、混合用マニホールドに望ましくない着色剤が導入されると、目的のフォーム製品が変色するので、供給ライン内に液体が保持されること（それと相関して、バルブ閉鎖後１時間後でも供給ラインから収集容器へとリークが生じない特性）は最も重要なことである。かかる発泡方法に導入され得る他の添加物に関して、供給ラインから収集容器へのリークが大きく減少して計量供給を制御することによって、上述のように所望となるように制御した投入が可能となる。
【００１７】
別法では、本発明の計量供給アセンブリは、供給ラインの貯蔵能力容量（または貯蔵容量）および穴（または口）の寸法のみによって規定され得る。かかる特徴は、閉鎖されたバルブの真空シールと協働してリークがないという利点をもたらすために必要な所望の毛管作用に寄与する。従って、大きくとも１．０７ｃｍの穴寸法（供給ラインの直径）と組み合せた、３０ｍＬの貯蔵容量によって、所望の機能（即ち、リークが生じないことおよび応答時間が迅速であること）が供される。好ましくは、貯蔵容量が約１０ｍＬ、直径が大きくとも８．３８ｍｍであり、より好ましくは、貯蔵容量が約５ｍＬ、直径が大きくとも６．３５ｍｍであり、最も好ましくは貯蔵容量が約４ｍＬ、直径が大きくとも４．７５ｍｍである。また、本発明のアセンブリは、約１ｍＬと小さい供給ライン貯蔵容量および約１．９８ｍｍの穴の寸法（直径）を有する低い処理圧力システムを有して成ることが好ましい。
【００１８】
上述のように、本発明は、限定するわけではないが、特にポリウレタンから成るスラブストック・フォーム用の製造ラインに対する従来の計量供給（または投入）アセンブリに関連した問題を解決する。バルブをシャット・オフする際に供給ラインから液体収集容器へのリークが最も確実に防止されるように、小さい容量を有した特別な供給システムが開発された。毛管作用、供給ラインの壁への液体の付着および／もしくは凝集（もしくは結合）または液体同士での付着および／もしくは凝集と共にバルブのシール圧力によって、リークの観点で非常に信頼性のある計量供給アセンブリが供される。このことは、特に液体収集容器に選択された時刻において計量供給される液体が入らないことを意図する場合に、非常に望ましい。供給ライン自体は、（液体をバルブおよび供給ラインを通して容器自体に輸送するために）バルブと液体収集容器との双方に同時に接続されることが好ましい。しかしながら、望む場合または必要がある場合には、供給ラインは液体収集容器に通じるだけであってもよい（なお、かかる要素との接続は必要ではない）。供給ラインに関する唯一の制限は、有効容量および最大直径に関しており、容量および直径に必要とされる条件を超えない限り、いかなる長さの供給ラインを用いてもよい。
【００１９】
このような計量供給アセンブリに関して、図１の標準的な構成に関するのと同様に試験を行なった。その結果は、流量に関わらず迅速な流れが生じることを示した。更に、バルブをシャット・オフした後では、着色剤のポリオール成分への目に見える流入はなかった。従って、かかる新しいアセンブリは、現状の技術に優る大きな向上点を提供する。ポリウレタンから成るスラブストック・フォームに対しては、不要なフォームを事実上減らすことが最も重要であり、従って、エンド・ユーザーに対するコストを減じ、埋立地に送られる環境に優しくない品質落ちのポリウレタン・フォーム量を減少させる等が最も重要である。
【００２０】
上述のように、バルブ自体は、シャット・オフおよびシャット・オンするいずれの標準的なデバイスであってもよい。しかしながら、より信頼性のあるシャット・オフおよびオン（または開閉）を許容する３方向ボール・バルブの構成が特に好ましい。従って、いずれの３方向ボール・バルブを本発明に用いてもよい。好ましいボール・バルブの１つは、ラグスデール（Ｒａｇｓｄａｌｅ）らの米国特許出願第０９／２５９１１４号において教示されている。かかる特有のボール・バルブ（球状ボール・バルブである）の構成によって、インジェクター・ユニットにつながるディスペンシング供給ラインと再循環アセンブリにつながる供給ラインとの間の迅速なオン／オフの切り換えが容易となる（従って、廃棄される可能性がある着色剤の量が減少する、また、装置全体の処理圧力が常に一様に保持されることが確保される）。特に、このような好ましいボール・バルブは、２つの専用チャンネルを有し、そのうちの一方は着色剤の流れが再循環アセンブリに導かれるように配置されており、もう一方が、かかる流れがインジェクターに合うように配置されている。かかる配置は、２つの別個のチャンネルを全体として別個の軸上に配置する（例えば、一方をｘ軸に合わせ、他方をｙｚ軸に合わせる）ことによって行なう。より具体的には、ｘ軸上にない方のチャンネルは、特定の軸上で０°の点にて球状ボール・バルブに入り、同じ軸上で９０°の点にて球状ボール・バルブから出るようになっている必要がある。このようにすると、２つのチャンネルは、相互に完全に独立しているので（または相互に連通していないので）、再循環モードとディスペンシング・モードとの間のバルブの移動が容易になる。更に、ｘ軸にない方のチャンネルの構成は、直角に曲がった標準的なチャンネル（そのチャンネルが一種の分路を供する）を用いることと比べて、バルブを通る液体着色剤の圧力の変化を減少させる。かかるボール・バルブによって、必要とされる迅速なオン／オフ（着色剤の応答）時間が供されることになるだけでなく、適切な流量（約０．３ｇ／ｍｉｎ〜約１４０００ｇ／ｍｉｎにわたる非常に幅広い範囲の流量）が維持されることが判った。
【００２１】
一般的に、アクチュエーターを用いて、かかるボール・バルブをこのような特定の位置に回転させている。かかるアクチュエーターは、バルブ・アセンブリ中へ延在するピンを有しており、そのピンの端部は、ボール・バルブの凹部に適合する形状をしている。そして、個々のチャンネルを所望の供給ラインに合わせるのに必要な程度（または角度）だけ、アクチュエーターがボール・バルブの向きを変える（９０°が好ましいが、ある場合では１８０°であってもよい）。
【００２２】
不要なスラブストック・フォームを減少させる唯一の他の方法としては、比較的高い圧力または流量を利用したものがある。例えば、着色剤の応答時間（着色剤が３方向バルブからマニホールドへと移動するのに要する時間）を減ずべくポンプと３方向バルブとの間の圧力を著しく増加させる場合、標準的な着色アセンブリではフォーム製品の色が規則的に変化してしまう。これは、ポンプとバルブとの間の領域およびバルブとマニホールドとの間の領域の圧力差、更に、標準的なスラブストック・フォーム用の着色アセンブリでは、ポリマーの着色剤が適切に説明できない程度のわずかな圧縮性を有しているという事実によって引き起こされる。インジェクターに対して異常なほど高い流量でもって、かかる着色剤がバルブへ輸送され得る（ディスペンス供給ラインを使用しないので、より低い圧力と成り得る）ので、最終的に安定化する前に、（バルブとマニホールドとの間の圧力を補償するために）着色剤流量は、全体として異常なほど小さい割合で振動し得る。これは、数秒という安定化時間（即ち、１分より少なく、約３０秒の可能性もあり得る）を必要とするものであり、これにより不要な品質落ちのフォーム製品が生じることになる。更に、不要な（品質落ちの）フォーム製品によって、着色剤流れ（処理流量）が遅くなり、圧力降下および乱れの問題につながる（そのような問題は、標準的なポリウレタンから成るスラブストック・フォーム用の着色装置内の３方向バルブと（インジェクターにつながる）着色剤用ディスペンシング供給ラインとインジェクターとの間にある口径サイズが変わることによって生じる）。好ましくは、本発明の計量供給アセンブリは、かかる問題を是正するために、バルブおよび供給ラインを通る孔の寸法を実質的に同じにしている。本発明のアセンブリ内では、かかる同様の孔の寸法が好ましい。しかしながら、供給ラインの制限も、かかる問題を是正し、また、孔の寸法の変化を制限する必要性がなくても効果的であることが判っているので、孔が同一であることは、全体にわたって必ずしも必要ではない。更に、液体のリークを抑制することを助力するために、供給ラインは収集容器につながる端部にてテーパ構造であり得る。しかしながら、かかるテーパ構造のみでは、望ましくないリークを防止するように機能せず、また、本発明のアセンブリにより供される上述の毛管作用および真空シールがないことには、迅速な応答時間を供すべく機能しない。従って、非常に小さいが、極めて望ましい流量を用いた場合では、本発明によって不要なフォームを実質的に減少させることができ（殆ど全て取り除くことができ）、また、装置全体にわたって感知される程の圧力降下が生じることなく、極めて幅広い範囲の流量を用いることができる。
【００２３】
好ましい態様を含む図面に関する詳細な説明
図２の球状ボール・バルブ４０は、（好ましくは）ステンレス鋼、チタンおよび炭素鋼等からなり得、特定の角度にて単一の軸（例えばｘ軸）に沿って球全体を通る第１チャンネル４２を有して成る（チャンネル全体４２がｘ軸に対して０°となるように配置されている）。また、ボール・バルブ４０は、特定の角度において、第１チャンネル４２の軸を除いた単一の軸（ｚ軸も可能であるが、ここではｙ軸）に沿って球全体を通る第２チャンネル４４をも有して成る（チャンネル４４がｙ軸領域の略０°のポイントにてボール・バルブ４０から入るようになっており、同じ軸において他方（またはチャンネル４２）の入口から９０°ずれたポイントにてボール・バルブ４０から出るようになっている）。このような構成により、第１チャンネル４２とストレージ・タンク（図４の７２）からの入口供給ライン（図３の５２）との位置が整列される場合、第１チャンネル４２によって、バルブ４０を経由して再循環供給ライン（図３の５８）へと液体着色剤（図示せず）が流れることができる。ｙ軸で２７０°のポイントに位置する適当に造形されたボール・バルブ４０の凹部（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）（図示せず）と係合するアクチュエーター（図３の６２）に設けたアクチュエーター・ピン（図３の６０）を用いて、ボール・バルブを９０°回転させる場合、第１チャンネル４２は、その対応する供給ライン（図３の５２、５８）の全てから係合状態が解除され、（ポリマー着色剤等の）液体着色剤（図示せず）が、ボール・バルブ４０（図３の４３）、そして付属パイプ（図３の６４）を通って、収集容器用の（ディスペンシング）供給ライン（図３の６８）へ流れ込むことを可能とする。各チャンネル４２、４４の口径は各々同じである。しかしながら、双方の該チャンネル４２、４４の口径の実際のサイズは、入口供給ライン（図３の５２）の口径、再循環供給ライン（図３の５８）の口径、付属パイプ（図３の６４）の口径およびディスペンシング供給ライン（図４の６４）の口径と同様なサイズである限り（そのようなことが好ましい）、チャンネル４２、４４の口径は、いずれのサイズであってもよい。ボール・バルブ４０（図３の４３）のサイズは、バルブ・アセンブリ全体（図４の４１)内の全ての供給ライン（図３の５２、５８、６４）の間の空間量に単に依存している。ディスペンシング供給ライン（図３の６８）を通って、液体着色剤（図示せず）がマニホールド（図４の８２）に流れることができる。ネジ機構（図示せず）によって、ディスペンシング供給ライン（図３の６８）をバルブ・アセンブリ４１に取り付けることが好ましいが、溶接、スナップ、ピン等の他の手段によって取り付けてもよい。この例においてディスペンシング供給ライン（図３の６６）は、約４ｍＬの貯蔵能力容量を有しており、約４．７５ｍｍの開口サイズ（直径）を有している。
【００２４】
ここで、図４では、好ましい計量供給アセンブリ（図３の７０）をスラブストック・フォーム用の着色装置全体および着色操作に組み込んだものを示している。着色剤は、ストレージ・タンク７２から可変速度モーター／ドライブ７６（例えばバイキングにより市販されているもの）に連結された少なくとも１つの容積式平歯車ポンプ７４に輸送される。モーター７６とポンプ７４とを組合せたものは、再循環モードまたはディスペンス・モードのいずれか（３方向バルブ７８のポジションに依存する）でもって連続的に運転される。ディスペンス・モードにおいては、着色剤はインジェクター８０を通って予備混合用マニホールド８２に流れる。ポンプ７４から３方向バルブ７８の間の供給ライン８５に取り付けた圧力ゲージ８４を用いることによって、処理圧力を測定する。３方向バルブ７８は空気作動式（なお、他の種類のアクチュエーターを用いてもよい）であって、着色剤がマニホールド８２へと流れることが望ましい場合、着色剤の流れを再循環供給ライン８６からディスペンス供給ライン８０へと向けている。着色剤は、マニホールド８２からミキシング・ヘッド８８へと移動し、その後更に、目的のスラブストック・フォーム（図示せず）を着色すべく移動することになる。バルブ７８を閉鎖ポジションに合わせると、ディスペンス供給ライン８０（約１フィートの長さであって、約２７．２ｍＬの容量および約１．０７ｍｍのパイプ直径を有している）を用いる場合、ディスペンシング供給ラインからマニホールド８２への５０ｄｙｎ／ｃｍ２の着色剤（この例では、ミリケン・アンド・カンパニー（Ｍｉｌｌｉｋｅｎ  ＆  Ｃｏｍｐａｎｙ）より市販されているリアクチント（ＲＥＡＣＴＩＮＴ、登録商標）ブルー・エックス１７（Ｂｌｕｅ  Ｘ１７））のディスペンシングが直ちに停止され、バルブ７８の閉鎖から１時間経過した後であっても、供給ラインからマニホールド８２への着色剤の検知できるリークは生じることはない。ボール・バルブ７８を開放するポジションに回転させると、着色剤が迅速に（即ち、１秒以内に、好ましくは０．５秒以内に、最も好ましくは０．１秒以内に）マニホールド８２に入っていき、ポリオールとの混合が開始される。容量および直径により供給ラインのサイズを変えることによって以下の表に示す測定結果が得られ、バルブを閉鎖して１時間後でも実質的にリークを生じることがなく、バルブを開放した後では、液体が供給ラインを通ってマニホールドへ迅速に移動する場合を合格とした。不合格は、リークがあったこと、応答時間がかなり長過ぎることまたは双方を意味する。大きい表面張力を有する液体着色剤（Ａ）およびより小さい表面張力を有する液体着色剤（Ｂ；ミリケン・アンド・カンパニーより市販されているリアクチント（登録商標）・イエロー・エックス１５（Ｙｅｌｌｏｗ  Ｘ１５）、約３７ｄｙｎ／ｃｍ２）に対する結果は次の通りであった。
【００２５】
【表２】
0003768884.tif 000003
従って、有効な直径および容量の範囲は小さいが、十分に意味がある。
【００２６】
アセンブリの実際の向きは、所望の適切な機能に対して問題とならない。従って、アセンブリを水平方向、垂直方向（上下逆さままたは好ましくは正面が上向き）にしてもよく、また、アセンブリと一体化するシステムに対していかなる角度に向けてもよい。
【００２７】
当然のことであるが、本発明の多くの別の態様および変更は、上述の特許請求の範囲に記載の概念および範囲に含まれ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、従来技術の高速に着色剤を供給するスラブストック・フォーム用製造ラインの構成である。
【図２】  図２は、本発明の計量供給アセンブリ内に用いる好ましい球状ボール・バルブの断面である。
【図３】  図３は、スラブストック・フォームの着色操作に好ましい計量供給アセンブリの模式的な断面である。
【図４】  図４は、好ましい計量供給アセンブリを用いた好ましい着色操作のフローシートである。
【図１】
0003768884.tif 000004
【図２】
0003768884.tif 000005
【図３】
0003768884.tif 000006
【図４】
0003768884.tif 000007