発泡材料を不連続的に製造するための容器

专利摘要:
本発明は、発泡材料を不連続的に製造するための容器に関する。更に、本発明は、本発明による容器を使用して発泡材料を不連続的に製造する方法に関する。該容器は、発泡性でフォームを形成する反応混合物を収容する水平に配設された底部１と、垂直に配設された少なくとも１つの側壁４とを具備する。発泡フォームと接する側壁４の表面は、垂直方向に可動である。側壁４は、ローラー７とローラー７’の間に配設された可撓性平面要素（６）を具有する。該容器は、箱発泡工程において、ポリウレタンフォームスラブ材を製造するために特に適する。
公开号:JP2011512268A
申请号:JP2010544633
申请日:2009-01-29
公开日:2011-04-21
发明作者:エルヴィン・オットー；クラウス−ヴェルナー・フーラント；ザーシャ・ファーレンカンプ；ヨアヒム・テュクファー；ロヘル・スホルズ
申请人:バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフトＢａｙｅｒ ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ ＡＧ；
IPC主号:B29C39-26

专利说明:

[0001] 本発明は、発泡材料を不連続的に製造するための容器に関する。また、本発明は、本発明による容器を使用して発泡材料を不連続的に製造するための方法に関する。]
背景技術

[0002] スラブ状のポリウレタンフォームは、２つの異なる製造方法により得ることできる。この２つの方法は、連続法と不連続法とに区別される。連続法の場合、出発原料をミキシングヘッド内で混合し、移動するコンベアーベルトに塗布する。その後、フォームを形成させ、硬化させ、スラブ状に切断する。]
[0003] また、不連続法は「箱発泡」法とも称されている。この場合、ポリウレタンフォームをもたらす反応混合物が、所定の容器の底部に導入される。フォームが発泡して、容器の形状になる。フォームが硬化した後、容器の側壁を接合部から開くことで、スラブ状のフォームを取り出すことができる。不連続法の有利な点は、特に装備に必要な費用が低く、大きな体積のスラブ状のフォームを製造できることである。不連続法により製造されるスラブは、２ｍ３以上の体積と１００ｋｇより重い重量を示すことができる。この方法において使用される一般的な容器の概説は、「軟質ポリウレタンフォーム」、ロン・へリングトン、キャシィ・ホック著、ダウケミカル社、１９９１年、第５.１１章〜第５.１７章に記載されている。]
[0004] スラブ状のフォームを製造する場合、スラブ状のフォーム全体の密度を均一にすることが望ましい。このことは、更なる加工処理において重要となる性質と、フォーム製品を使用する際に重要となる性質が、密度、すなわちフォーム内の気泡の大きさと分布の関数であるという事実に起因する。]
[0005] 常套の箱発泡法では、均一な密度、または少なくとも変動が充分に低い密度分布をもたらすことが困難である。発泡性反応混合物中においては、体積要素の経時的測定時点に応じて、温度、断熱性、粘度および圧力に相違する。ほんの数秒の経時が、著しい相違をもたらしてしまう。さらに、発泡性のフォームは、水平および垂直方向などの全方向に発泡してしまう。発泡性のフォームが容器の壁に接触すると、該壁において、周囲の圧力更にその場で生じる発泡材によって気泡が圧縮されてしまう。その結果、水平中心と垂直中心において最低の密度（即ち、最大のガス体積）を有するスラブ状フォームが得られる。]
[0006] 欧州特許出願公開第１０１８４１７号Ａ１明細書は、発泡箱の側壁を改良することを提案している。該公報は、ケーシングの内壁にポリアルケン（最も好ましくはポリプロペン）を含有することを特徴とする、軟質ポリウレタンフォーム製品を製造するためのケーシングを開示する。このことは、該内壁が、ケーシングの内側に装着させたポリアルケン製層であることを意味するか、あるいはケーシング全体がポリアルケン製であることを意味する。該ケーシングは、トラフ、ミキシングヘッド、箱または金型であってもよい。連続的にスラブを生産する方法においては、ケーシングがトラフまたはミキシングヘッドである態様が非常に有用である。箱発泡法および常温硬化成型法においては、ケーシングとして箱および金型がそれぞれ使用できる。しかしながら、ポリアルケンで被覆する方法は、得られるフォームがケーシングの壁部へ接着することを防ぐために用いられる。この方法は、洗浄作業を省くことにより時間を節約することを目的とするので、得られるスラブ状フォームの密度分布とは関連していない。]
[0007] 端部付近のスラブ材のフォームの密度を、どのようにすればスラブ材の中心部での密度に近似させて調整できるかということについての洞察は、連続法から誘導することはできない。例えば、欧州特許出願公開第１３９３８７７号Ａ２明細書は、連続的なブロック発泡法におけるフォームの製造方法と製造装置とを開示する。該方法は、フォームの搬送方向に沿って、樹脂の実際の高さを測定する工程と、対応する基準の高さからの実際の高さの偏差の関数としてブロック発泡工程に対する補正変数を決定する工程とを含む。該装置は、搬送方向へ移動するコンベヤーベルトを含有する。該コンベヤーベルト表面に反応性の化学系を塗布するミキシングヘッドが、該コンベヤーベルトの開始位置の上面に配設される。この反応性の混合物は、コンベヤーベルト上で発泡し、発泡フォームを伴う発泡域を生じる。ローラーを介して、フォームの表面を被覆紙で被覆する。塗布されて発泡するフォームの観点からすれば、該フォームの境界が固定されているので、原理上、該方法は、発泡箱の内部と同一の条件が適用される。さらに、連続法は、通常、比較的断面積の小さいフォーム製品を製造するために使用される。]
[0008] 米国特許第２６４９６２０号明細書は、スラブ状のフォームの製造装置を開示し、該装置は、垂直方向に可動性の硬質側壁を有する発泡用金型を具備する。発泡工程の最初の段階で、該側壁は低い位置にある。発泡する間（すなわち、プラスチックが膨張する間）、該側壁が上方へと上昇する。特に、この装置の不都合なことは、特許公報における図面から理解できるように、該側壁を上昇させるための昇降装置を必要とすることである。このため、該装置の使用場所は、昇降装置（例えばクレーン）が使用できるような場所に限定される。]
[0009] 欧州特許出願公開第１０１８４１７号Ａ１明細書
欧州特許出願公開第１３９３８７７号Ａ２明細書
米国特許第２６４９６２０号明細書]
先行技術

[0010] 「軟質ポリウレタンフォーム」、ロン・へリングトン、キャシィ・ホック著、ダウケミカル社、１９９１年、第５.１１章〜第５.１７章]
発明が解決しようとする課題

[0011] 後加工処理に対して重要となる特性がより均一に分布する大型のスラブ状フォームを、より簡単に製造する方法が明らかに必要とされている。本発明は、先行技術の上記欠点のうち少なくとも１つを克服することを目的とする。特に、本発明は、容器内で製造されるスラブ状フォームの中心部から側面部までの密度差の低減化を可能とする、発泡材料を不連続的に製造するための該容器の提供を目的とする。]
課題を解決するための手段

[0012] 本発明によると、この目的は下記の容器によって達成された：
発泡性のフォーム形成性反応混合物を収容するために水平に配設された底部と、垂直に配設された少なくとも１つの側壁とを具備する、発泡材料を不連続的に製造するための容器であって、発泡フォームと接触する該側壁の表面が垂直方向に可動であり、該側壁が、ローラーの間に配設された可撓性平面要素を具有することを特徴とする該容器。]
[0013] 好ましくは、容器は、底部に隣接して垂直に配設された４つの側壁を具備し、また、発泡フォームと接触する少なくとも１つの該側壁の表面が垂直方向に可動であり、さらに、少なくとも１つの該側壁は、ローラー間に配設された可撓性平面要素を具有する。特に好ましくは、このような４つの側壁が垂直方向に可動性の表面を有すると共に、ローラー間に配設された可撓性平面要素を具有する。]
図面の簡単な説明

[0014] 図１は、本発明による容器を示す。] 図１
[0015] 本発明による容器は、発泡箱として使用してもよい。フォームを形成する反応混合物は底部に投入され、あるいは、底部に配設された厚紙製バット等のバット内に投入される。この後、フォームの形成を開始させ、混合物を発泡させる。]
[0016] 本発明によると、発泡フォームと接触する側壁の表面は、垂直方向に可動性である。このことは、側壁の表面または側壁全体が、上方へ発泡するフォームの動きに追従してもよいことを意味する。その結果として、容器の側壁に対する上昇フォームの相対速度が減少する。上昇フォームと、上方に移動する側壁もしくは側壁の表面が同じ速度を示すことが有利である。]
[0017] 本発明によると、側壁は、ローラー間に配設された可撓性平面要素を具有する。該ローラーは側壁の上縁と下縁としての機能を果たす。さらに、該ローラーは安定化させる機能も果たす。ここで、ローラーは水平に配設される。平面要素は、最外部のローラーの周囲に沿って循環方式で配設される。該平面要素は、エンドレス・シートとして存在させてもよく、あるいは、２つのリールの間に巻回される状態で存在させてもよい。本発明において、「可撓性」という用語は、平面要素が、例えば、リールまたはローラーの周囲に沿って湾曲した場合に、その形状を変化させてもよいことを意味する。平面要素は、例えば、織物状の平面要素、ポリマー層、ゴム層、ポリマー強化織布、層状織物または層状フリースであってもよい。フォーム残留物の接着を防止する適当なポリマーは、とりわけ、ポリエチレンまたはポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））である。さらに、反応混合物と接触する平面要素の表面は、ポリシロキサンで被覆された紙を具有していてもよい。該表面はフォーム残留物、特にポリウレタンフォーム残留物の接着を防止する。]
[0018] 可撓性平面要素のこのような形態の利点は、たわみ性に起因して、容器の全高を低くできること、および側壁の昇降装置の外部設置を必要としないことである。平面要素の移動を促進するために、１個または複数個のローラーを回転可能な形態に設計してもよい。]
[0019] 特定の理論に制約されるものではないが、発泡材料の更なる搬送性に起因して、発泡性の反応混合物の中央に位置する反応時間のより短い体積要素の気相の圧縮が低減されると推定される。発泡フォームが、容器の側壁に到達してそれ以上横方向へは発泡できないが、上方にのみ発泡するようになると側壁は上方へと押上げられ、該フォームは、減少した摩擦力または殆ど作用しない摩擦力に打ち勝たなければならないだけである。別の状況では、摩擦力は、フォームが側壁の表面と接触する間で生じ、および／または、水平方向において外側へ減少する流速分布として出現する。]
[0020] その結果、得られるフォーム内の気泡または気孔の大きさおよび分布をより均一にすることができる。]
[0021] 本発明による容器において、垂直に配設された側壁の少なくとも１つの側壁またはフォームと接触する該側壁の表面は、垂直方向において移動性を示す。しかしながら、２つ、３つまたは４つの側壁がこの移動性を示してもよい。本発明によると、１または複数の該側壁は平面状形態で配設してもよく、あるいは湾曲状形態で配設させてもよい。この種の側壁を用いることにより、水平断面が直線状要素または湾曲状要素を有する容器が得られる。この種の容器の例としては、矩形断面を有する立方形の容器および円形断面を有する円筒容器が挙げられる。]
[0022] 本発明による容器は、特に、ポリウレタンフォームの製造に適している。この適性は、ポリウレタンフォームの特徴、あるいは、温度、粘度および硬化度の経時的変化および空間的変化を示すフォーム形成性反応混合物の特徴に起因する。]
[0023] 垂直方向の端部の封止性を高めるために、平面要素を補剛してもよい。例えば、補剛された端部以外の平面要素についてＩＳＯ１７８に従い測定した弾性率に対して、該端部についてＩＳＯ１７８に従い測定した弾性率が１倍以上〜２倍以下、１.５倍以上〜３倍以下、または１.８倍〜４倍以下となるように補剛してもよい。]
[0024] 本発明による１つの実施態様においては、側壁は更に断熱材を含有する。該断熱材は、側部方向へ向かう反応混合物の冷却化を低減できる。断熱材は、例えば、０.００４Ｗ／ｍ・Ｋ以上〜１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率（λ）を示す。使用できるポリウレタンフォームは、０.０２Ｗ／ｍ・Ｋ以上〜０.０３Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率（λ）を示す。熱伝導率は、ＥＮＩＳＯ ８４９７規格に従って測定してもよい。]
[0025] 本発明による別の実施態様においては、可撓性平面要素は、モーターによって垂直方向に駆動される。この態様は、上昇性フォームによる受動的な駆動方法の代替法として理解される。モーターの駆動により、フォームの上昇速度よりも速い速度で平面要素を移動させることができる。このモーターの駆動により、上昇性フォームの内部においては、外部から内部への所望の速度分布が達成できる。]
[0026] モーター速度は制御ループの一部として設定されてもよい。上昇性フォームの高さは、光学的方法、レーザーまたは超音波で距離を測定することによって決定されてもよい。その結果から算出される上昇速度を、モーターの回転速度に対して入力してもよい。この態様には、天候などに起因して製造環境下で生じるフォームの予想外に高いかまたは低い上昇速度が少なくとも部分的に補償されるという利点がある。]
[0027] 本発明による別の実施態様において、側壁は、発泡性フォームと接触するその表面上に更に突起部を具有する。該突起部は、側壁の幅方向全体に亘って設けてもよく、または選択された領域のみに設けてもよい。突起部は発泡性フォームの表面によって上方へ押し上げられるので、該突起部を設けることが有効である。該突起部により、側壁全体の垂直移動が支持される。また、２個以上の突起部を設けることも可能である。]
[0028] 好ましい変形態様においては、発泡性フォーム上に載置される蓋体と接するように、突起部の寸法が調整される。この場合、まず、発泡性フォームが蓋体を上方へ押し上げ、次いで、蓋体が突起部および該突起部と接続する側壁を押し上げる。蓋体を組合せることにより、発泡フォームと直接的に接触させる方法に比べ、突起物をより確実に押し上げることができる。さらに、突起物の汚染を防止できる。]
[0029] 本発明による別の実施態様において、側壁は蓋体と形態嵌合的に連結するように適合される。このような蓋体は、垂直方向へのフォームの発泡を制限する。例えば、蓋体は側壁または側壁上に配設される適当な装置の内部へ嵌入してもよい。好ましくは、形態嵌合的連結は可逆的、すなわち、離脱可能で再装着可能である。形態嵌合的連結により、側壁の垂直方向への移動は全体的に支持される。]
[0030] 本発明による別の実施態様において、発泡性フォームと反対側の側壁の側面上には案内面が配設される。このことは、フォームと接触しない側壁の裏面上に、発泡性フォームの圧力に逆らう支持体が配設されることを意味する。該案内面により、側壁でのフォームの漏れを防ぐことができる。側壁は案内面上を摺動してもよい。従って、側壁が上方または下方へ移動する場合にも、側壁を支持することができる。案内面は、例えば、プレート、穿孔プレート、または金網であってもよい。さらに、案内面は側壁を加熱および／または冷却できるように設計されてもよい。フォーム内の気泡の大きさは温度にも依存するので、スラブ状のフォームブロックの端部におけるフォーム密度は、合目的的に調整してもよい。最適な素子は、例えば電熱フィラメントまたはペルチェ冷却素子であってもよい。]
[0031] 本発明による別の実施態様において、発泡フォームと接触する領域での側壁は、二酸化炭素に対して０.１５ｍ３ＣＯ２/（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）以上で０.８ｍ３ＣＯ２/（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）以下のガス透過率を示す。ガス透過率は、０.５７ｍ３ＣＯ２/（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）以上〜０.６ｍ３ＣＯ２/（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）以下の範囲であってもよい。ガス透過率はＩＳＯ２２５６に従って測定してもよい。ここで規定された値は、発泡性フォームと接触する側壁部のガス透過率に関する。また、ガス透過率は、側壁に使用される材料によって特徴づけられてもよい。例えば、フィルム厚が１００μｍの場合、材料は、ＩＳＯ２５５６に従って測定されるガス透過率として０.１５ｍ３ＣＯ２/（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）以上で０.８ｍ３ＣＯ２/（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）以下の値を示す。該ガス透過率は、０.５７ｍ３ＣＯ２/（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）以上〜０.６ｍ３ＣＯ２/（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）以下の範囲であってもよい。ガス透過性の側壁は、最終製品の性質に対して不都合な所望でない圧力が発泡体内で増大することを防ぐ。例えば、ポリウレタンフォームの製造において、除去する必要のある二酸化炭素が放出される。側壁を介して二酸化炭素が排出できるならば、より制御された圧力解放が行われる。]
[0032] 本発明による別の実施態様において、側壁は加熱素子および／または冷却素子を具有する。フォーム内の気泡の大きさは温度にも依存するので、スラブ状のフォームブロックの端部におけるフォーム密度は、合目的的に調整してもよい。最適な素子としては、例えば電熱フィラメントまたはペルチェ冷却素子であってもよい。]
[0033] 本発明による別の対象は、発泡材料を不連続的に製造するための方法であって、発泡フォームを形成する反応混合物を、本発明による容器の中へ導入することを含む該方法である。好ましくは、発泡フォームを形成する反応混合物は、ポリオールとイソシアネートの混合物を含有する。]
[0034] 本発明による方法の一態様において、フォームを形成する反応混合物を容器内へ導入した後、該反応混合物を蓋体で被う。このような蓋体は、フォームの垂直方向への発泡を制限する。好ましくは、蓋体は、可動性側壁上に配設される適当な要素と接触する。この場合、まず、発泡性フォームが蓋体を上方に押し上げ、その後、蓋体が、該要素および該要素に接続する側壁を押し上げる。]
[0035] 本発明を、図面に基づいて更に説明する。図１は、本発明による容器を示す。] 図１
[0036] 図１は、本発明による、発泡材料を不連続的に製造するための容器を示す。容器は水平に配設された底部１を具有する。底部１の上に蓋体２が配設される。蓋体２は側壁を有する底部１の上に嵌合して、空洞を形成する。調製した直後のポリオール系化合物とイソシアネート系化合物との混合物等の発泡性のフォーム形成性反応混合物を、蓋体２に配設された穴３を介して底部１に塗布する。] 図１
[0037] 容器は、容器の短辺を形成する垂直方向に配設された側壁４を更に具有する。容器の長辺は別の壁によって形成される（理解を容易にするために、１枚の壁５のみが図示されている）。要するに、上部が開放された容器が形成される。]
[0038] 各側壁４は、二つのローラー７、７’の間を包囲して取り付けられる循環性の可撓性平面要素６を具有する。ローラー７、７’は、各々の水平軸まわりに回転可能な状態で配設される。可撓性平面要素６は、ローラー７、７’の回転によって、ローラー７、７’の周りで円周方向、すなわち、垂直方向に上下運動できる。蓋体２と側壁４は、実質上相互に埋込まれる。このことは、蓋体２の端部と側壁４の間に、最大で数ミリメーター、例えば１、２、３、４または５ミリメーターの間隙があることを意味する。このような間隙は、フォーム形成中に生じるガスを反応混合物から排出するために有効である。]
[0039] 可撓性平面要素６の外側には、蓋体２に接触してフォームが発泡する間に上方へ押し上げられる突起部８、８’が配設される。突起部８は、蓋体２に接触する。突起部８’は、平面要素６の半回転によってオフセットされる。該突起部により、生成工程の間に発泡フォームと接触していた平面要素６の側面を洗浄化することができ、一方、他の側面は次の生産工程で使用できる。このため、製造速度は増加する。]
[0040] あるいは、蓋体２を突起物８、８’と嵌合させ、可逆的な形態嵌合性連結部を形成させてもよい。この場合、蓋体２は側壁のない形態に設計してもよい。]
[0041] 可撓性平面要素６の内側、すなわち、フォームから離れた側面には、案内面９が配設される。該案内面は、発泡フォームの圧力に対する支持体として機能を果たす。案内面９は、平面要素６の全幅に亘るように設計される。突起物８、８’とは対照的に、案内面９は平面要素６に接続されない。平面要素が支持されるためには、該平面要素が案内面９の上部を摺動できるようにする必要がある。さらに、案内面は、断熱材として機能してもよい。この目的のために、該案内面はポリウレタンフォーム製にしてもよい。]
実施例

[0042] 発泡性のフォーム形成性混合物、例えばポリウレタンフォームを生成する反応混合物などを、蓋体２に設けられた穴３を介して底部１に塗布すると、該混合物は先ず、発泡過程において、蓋体２により提供された空隙を占有する。この空隙が充分でなくなる時、蓋体２は上方に押し上げられる。発泡性フォームが側壁４の表面に接触し、蓋体２が突起部８に接する。フォームが更に発泡する間に、蓋体２の突起部８への作用によって、可撓性平面要素６は、上方に押し上げられる。平面要素６は底部ローラー７’を介して送り出される。同時に、平面要素６は上部ローラー７を越えて転動する。その結果、側壁４の表面は、可撓性平面要素６の表面形態で、フォームの垂直方向への発泡に追従する。ＣＯ２などの反応ガスを徐放させるためには、可撓性平面要素６は通気性であることが有効である。]
[0043] １ 底部
２蓋体
３ 蓋体に設けられた穴
４側壁
５ 別の壁
６ 可撓性の平面要素
７、７’ローラー
８，８’突起部
９ 案内面]

权利要求:

請求項1
発泡性のフォーム形成性反応混合物を収容するために水平に配設された底部（１）と、垂直に配設された少なくとも１つの側壁（４）とを具備する、発泡材料を不連続的に製造するための容器であって、発泡フォームと接触する該側壁（４）の表面が垂直方向に可動であり、該側壁（４）が、ローラー（７、７’）の間に配設された可撓性平面要素（６）を具有することを特徴とする該容器。
請求項2
側壁（４）が更に断熱材を具有する請求項１に記載の容器。
請求項3
可撓性平面要素（６）がモーターによって垂直方向に駆動される請求項１に記載の容器。
請求項4
側壁（４）が、発泡フォームと接触する表面上に更に突起部（８）を具有する請求項１に記載の容器。
請求項5
側壁（４）が蓋体（２）と形態嵌合的に連結するように適合された請求項１に記載の容器。
請求項6
発泡フォームと反対側の側壁（４）の側面上に、案内面（９）が配設される請求項１に記載の容器
請求項7
側壁（４）が、発泡フォームと接する領域において、二酸化炭素に対して０.１５ｍ３ＣＯ２/（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）以上で０.８ｍ３ＣＯ２/（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）以下のガス透過率を示す請求項１に記載の容器。
請求項8
側壁（４）が加熱素子および／または冷却素子を具有する請求項１に記載の容器。
請求項9
発泡材料を不連続的に製造するための方法であって、発泡性のフォーム形成性反応混合物を請求項１に記載の容器内へ投入することを特徴とする該方法。
請求項10
発泡性のフォーム形成性反応混合物が、ポリオールとイソシアネートの混合物を含有する請求項９に記載の方法。
請求項11
フォーム形成性反応混合物を容器内へ投入した後、該反応混合物へ蓋体を被せる請求項９に記載の方法。