JP5179903B2 - 発泡成形体の反応射出成形方法および発泡成形体 - Google Patents

Description

本発明は、発泡成形体の反応射出成形方法および発泡成形体に関し、詳しくは、互いに反応する２成分を原料とし、これらを射出して反応させながら金型に注入する、発泡成形体の成形方法として好適に用いられる、発泡成形体の反応射出成形方法およびこれにより得られる発泡成形体に関する。

従来より、発泡成形体を成形する方法として、互いに反応する２成分を原料とし、これらを高圧で射出して反応させながら金型に注入する反応射出成形方法（ＲＩＭ法）が知られている。
このような反応射出成形方法として、例えば、二酸化炭素をイソシアネート成分に予備混合装置および高圧加熱ヒータによって連続的に溶解させるとともに、二酸化炭素をポリオール成分に予備混合装置および高圧加熱ヒータによって連続的に溶解させて、これらを混合して高圧で射出し、反応させながら金型に注入して、マイクロセルラーポリウレタンフォームを得る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１７８３５２号公報

しかるに、用途および目的によっては、発泡成形体の表面にスキン層を形成したい場合がある。
一方、ＲＩＭ法では、混合成分が、その射出と同時に、キャビティ内に注入されながら、反応および発泡するため、目的に応じて、射出、注入、反応および発泡の各条件を決定する必要がある。しかし、これら各条件は、実際には、試行錯誤によって個別具体的に決定されている。そのため、スキン層を有する発泡成形体を簡易に成形することは困難である。

本発明の目的は、簡易な方法で、スキン層が形成される発泡成形体を得ることのできる発泡成形体の反応射出成形方法およびこれにより得られる発泡成形体を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の発泡成形体の反応射出成形方法は、第１原料および前記第１原料と反応する第２原料をそれぞれ供給する工程と、不活性流体を少なくとも前記第１原料および前記第２原料のいずれか一方に供給して予備混合する工程と、前記第１原料および前記第２原料を混合して、前記第１原料および前記第２原料の混合物を金型に射出することにより、前記混合物を反応させながら発泡させて、発泡成形体を成形する工程とを備え、前記発泡成形体を成形する工程において、金型のキャビティの全容量に対応する全射出量を分割して射出することを特徴としている。

また、本発明の発泡成形体の反応射出成形方法では、前記発泡成形体を成形する工程において、２分割〜１０分割して射出することが好適である。
また、本発明の発泡成形体の反応射出成形方法では、前記発泡成形体を成形する工程において、２分割して射出し、第１回目の射出量を、全射出量の１０〜７０％に設定し、第２回目の射出量を、全射出量の３０〜９０％に設定することが好適である。

また、本発明の発泡成形体の反応射出成形方法では、前記発泡成形体を成形する工程において、先の射出と後の射出との間の間隔を０．１〜６０秒に設定することが好適である。
また、本発明の発泡成形体の反応射出成形方法では、前記発泡成形体を成形する工程において、少なくとも、第１回目の射出前から前記金型のキャビティを減圧させることが好適である。

また、本発明の発泡成形体の反応射出成形方法においては、得られる発泡成形体では、スキン層が形成され、かつ、平均気泡径が５〜１００μｍであり、空隙率が１０〜９０％であることが好適である。
また、本発明の発泡成形体は、上記した発泡成形体の反応射出成形方法により得られることを特徴としている。

本発明の発泡成形体の反応射出成形方法によれば、混合物を分割して射出するのみの簡易な方法によって、スキン層が形成される発泡成形体を確実に成形することができる。
また、本発明の発泡成形体では、混合物を分割して射出する発泡成形体の反応射出成形方法により得られるので、スキン層を確実に形成することができる。

図１は、本発明の発泡成形体の反応射出成形方法の一実施形態に用いられる反応射出成形装置を示す、概略構成図である。
図１において、この反応射出成形装置１は、発泡成形体としてのマイクロセルラーポリウレタンフォームを成形する反応射出成形方法（ＲＩＭ法）に用いられるＲＩＭ成形装置であって、第１原料としてのイソシアネート成分を供給するためのイソシアネート供給ユニット２、イソシアネート成分と反応する第２原料としてのポリオール成分を供給するためのポリオール供給ユニット３、混合ヘッド４および金型５と、図示しないＣＰＵとを備えている。

イソシアネート供給ユニット２およびポリオール供給ユニット３は、大略同一の装置構成とされており、イソシアネートタンク６およびポリオールタンク７、イソシアネートポンプ８およびポリオールポンプ９、第１不活性流体タンク１０および第２不活性流体タンク１１、第１不活性流体ポンプ１２および第２不活性流体ポンプ１３、第１予備混合ユニット１４および第２予備混合ユニット１５、および、第１高圧加熱ヒータ１６および第２高圧加熱ヒータ１７を、それぞれ備えている。

イソシアネートタンク６には、イソシアネート化合物（例えば、変性ＭＤＩ）などのイソシアネート成分が貯蔵されており、また、ポリオールタンク７には、ポリオール化合物（例えば、ポリエーテルポリオール）などのポリオール成分が貯蔵されている。
イソシアネートポンプ８およびポリオールポンプ９は、イソシアネートタンク６およびポリオールタンク７の下流側にそれぞれ接続されている。また、イソシアネートポンプ８およびポリオールポンプ９には、図示しないＣＰＵがそれぞれ接続されている。そして、イソシアネートポンプ８およびポリオールポンプ９は、イソシアネート成分およびポリオール成分を、所定量、所定圧力およびＣＰＵの制御による所定時間で、第１予備混合ユニット１４および第２予備混合ユニット１５にそれぞれ輸送するように構成されている。

第１不活性流体タンク１０および第２不活性流体タンク１１には、二酸化炭素や窒素などの不活性流体がそれぞれ貯蔵されている。また、第１不活性流体タンク１０および第２不活性流体タンク１１には、図示しないＣＰＵがそれぞれ接続されている。そして、第１不活性流体タンク１０は、第１不活性流体ポンプ１２によって、第１不活性流体タンク１０内の第１不活性流体を、所定量、所定圧力およびＣＰＵの制御に基づく所定時間で、第１予備混合ユニット１４に輸送するように構成されている。また、第２不活性流体タンク１１は、第２不活性流体ポンプ１３によって、第２不活性流体タンク１１内の第２不活性流体を、所定量、所定圧力およびＣＰＵの制御に基づく所定時間で、第２予備混合ユニット１５に輸送するように構成されている。

そして、第１予備混合ユニット１４は、イソシアネートポンプ８および第１不活性流体ポンプ１２の下流側において、これらと接続されており、イソシアネートポンプ８から供給されるイソシアネート成分と、第１不活性流体ポンプ１２から供給される第１不活性流体とを連続的に予備混合するように構成されている。より具体的には、第１予備混合ユニット１４においては、イソシアネートポンプ８から所定圧力および所定時間で供給されるイソシアネート成分と、第１不活性流体ポンプ１２から所定圧力および所定時間で供給される第１不活性流体とを、定量された所定割合において、物理的に衝突させて連続的に予備混合するように構成されている。

また、第２予備混合ユニット１５は、ポリオールポンプ９および第２不活性流体ポンプ１３の下流側において、これらと接続されており、ポリオールポンプ９から供給されるポリオール成分と、第２不活性流体ポンプ１３から供給される第２不活性流体とを連続的に予備混合するように構成されている。より具体的には、第２予備混合ユニット１５においては、ポリオールポンプ９から所定圧力および所定時間で供給されるポリオール成分と、第２不活性流体ポンプ１３から所定圧力および所定時間で供給される第２不活性流体とを、定量された所定割合において、物理的に衝突させて連続的に予備混合するように構成されている。

また、第１高圧加熱ヒータ１６および第２高圧加熱ヒータ１７は、第１予備混合ユニット１４および第２予備混合ユニット１５の下流側にそれぞれ接続されている。
第１高圧加熱ヒータ１６は、第１予備混合ユニット１４において予備混合されたイソシアネート成分および第１不活性流体（イソシアネート混合物）中において、イソシアネート成分に第１不活性流体を連続的に溶解させるように構成されている。より具体的には、第１高圧加熱ヒータ１６は、耐圧配管の周りにヒータが設けられており、イソシアネート混合物を、耐圧配管中に通過させて、そのまま加圧（保圧）しながら必要によりヒータで加熱することにより、イソシアネート成分に第１不活性流体を連続的に溶解させるように構成されている。

第２高圧加熱ヒータ１７は、第２予備混合ユニット１５において予備混合されたポリオール成分および第２不活性流体（ポリオール混合物）中において、ポリオール成分に第２不活性流体を連続的に溶解させるように構成されている。より具体的には、第２高圧加熱ヒータ１７は、耐圧配管の周りにヒータが設けられており、ポリオール混合物を、耐圧配管中に通過させて、そのまま加圧（保圧）しながら必要によりヒータで加熱することにより、ポリオール成分に第２不活性流体を連続的に溶解させるように構成されている。

混合ヘッド４は、第１高圧加熱ヒータ１６および第２高圧加熱ヒータ１７の下流側において、これら第１高圧加熱ヒータ１６および第２高圧加熱ヒータ１７と接続されている。また、混合ヘッド４には、図示しないＣＰＵが接続されている。また、混合ヘッド４は、イソシアネート混合物およびポリオール混合物を混合して、これらの混合物を、射出口２１からＣＰＵの制御により、高圧で射出し、反応させながら金型５に注入するように構成されている。

また、混合ヘッド４の下流側であって、金型５の上流側には、射出弁２０が設けられている。すなわち、射出弁２０は、混合ヘッド４と金型５との間の配管に介在されている。また、射出弁２０には、図示しないＣＰＵが接続されている。そして、射出弁２０は、ＣＰＵの制御によって、混合ヘッド４の射出口２１と金型５のキャビティ１９との間の配管を開閉できるように構成されている。

また、金型５には、図示しない減圧ポンプが設けられている。
図示しないＣＰＵは、イソシアネートポンプ８およびポリオールポンプ９と、第１不活性流体ポンプ１２および第２不活性流体ポンプ１３と、混合ヘッド４と、射出弁２０とに接続されている。このＣＰＵは、ＲＩＭ成形の前に予め設定された制御プログラムにより、イソシアネートポンプ８およびポリオールポンプ９と、第１不活性流体ポンプ１２および第２不活性流体ポンプ１３との供給時間を制御している。また、ＣＰＵは、ＲＩＭ成形の前に予め設定された制御プログラムにより、混合ヘッド４の射出時間と、射出弁２０の開閉のタイミングとを制御している。

次に、このように構成された反応射出成形装置１を用いて、本発明の発泡成形体の反応射出成形方法の一実施形態としてのマイクロセルラーポリウレタンフォームを成形する方法について説明する。
まず、イソシアネート供給ユニット２における工程について説明する。イソシアネート供給ユニット２では、まず、イソシアネートタンク６に貯蔵されているイソシアネート成分を、イソシアネートポンプ８から、例えば、１０〜３０ＭＰａの供給圧力で、第１予備混合ユニット１４に供給する。これと同時に、イソシアネート供給ユニット２では、第１不活性流体タンク１０に貯蔵されている第１不活性流体を、第１不活性流体ポンプ１２から、例えば、１０〜３０ＭＰａの供給圧力で第１予備混合ユニット１４に供給する。これによって、イソシアネート成分および第１不活性流体が高圧で第１予備混合ユニット１４に供給されるので、これらが良好に衝突混合される。第１不活性流体の供給量は、後述するポリオール成分に供給する第２不活性流体の供給量との合計において、イソシアネート成分およびポリオール成分の全量に対して、例えば、０．０１〜２０重量％となるように調整される。また、第１予備混合ユニット１４における混合圧は、例えば、１０〜３０ＭＰａとなるように調整される。

このように供給されたイソシアネート成分および第１不活性流体を第１予備混合ユニット１４において連続的に予備混合した後、次いで、第１高圧加熱ヒータ１６において、イソシアネート混合物を、加圧（保圧）および／または加熱する。これにより、イソシアネート成分中に第１不活性流体を連続的に溶解させる。第１不活性流体をイソシアネート成分中に溶解させるための条件は、例えば、イソシアネート成分中に第１不活性流体を、十分に溶解させることができれば、好ましくは、実質的に完全溶解させることができれば、特に制限はなく、その目的および用途などによって適宜調整すればよい。第１不活性流体をイソシアネート成分中に溶解させるための条件は、例えば、５〜３０ＭＰａ、１〜５００秒であり、溶解温度は、３０〜１００℃である。

次に、ポリオール供給ユニット３における工程について説明する。ポリオール供給ユニット３では、まず、ポリオールタンク７に貯蔵されているポリオール成分を、イソシアネートポンプ９から、例えば、１０〜３０ＭＰａの供給圧力で、第２予備混合ユニット１５に供給する。これと同時に、ポリオール供給ユニット３では、第２不活性流体タンク１１に貯蔵されている第２不活性流体を、第２不活性流体ポンプ１３から、例えば、１０〜３０ＭＰａの供給圧力で、第２予備混合ユニット１５に供給する。これによって、ポリオール成分および第２不活性流体が高圧で第２予備混合ユニット１５に供給されるので、これらが良好に衝突混合される。第２不活性流体の供給量は、前述したイソシアネート成分に供給する第１不活性流体の供給量との合計において、イソシアネート成分およびポリオール成分の全量に対して、好ましくは、０．０１〜２０重量％となるように調整される。また、第２予備混合ユニット１５における混合圧は、好ましくは、１０〜３０ＭＰａとなるように調整される。

このように供給されたポリオール成分および第２不活性流体を第２予備混合ユニット１５において連続的に予備混合した後、次いで、第２高圧加熱ヒータ１７において、ポリオール成分および第２不活性流体のポリオール混合物を、加圧（保圧）および／または加熱する。これにより、ポリオール成分中に第２不活性流体を連続的に溶解させる。第２不活性流体をポリオール成分中に溶解させるための条件は、例えば、ポリオール成分中に第２不活性流体を、十分に溶解させることができれば、好ましくは、実質的に完全溶解させることができれば、特に制限はなく、その目的および用途などによって適宜調整すればよい。第２不活性流体をポリオール成分中に溶解させるための条件は、例えば、５〜３０ＭＰａ、１〜５００秒であり、溶解温度は、３０〜１００℃である。

次に、混合ヘッド４および金型５における工程について説明する。
この工程では、第１高圧加熱ヒータ１６において第１不活性流体が溶解されたイソシアネート成分（イソシアネート混合物）、および、第２高圧加熱ヒータ１７において第２不活性流体が溶解されたポリオール成分（ポリオール混合物）を、混合ヘッド４において混合する。次いで、ＣＰＵの制御に基づいて射出弁２０が開動作されることにより、混合ヘッド４が、混合物を高圧で射出し、混合物を反応させながら金型５に注入する。これにより、混合物が反応されながら発泡され、発泡成形体が成形される。

また、金型５は、２０〜１５０℃で恒温しておくことが好ましい。
そして、この方法における発泡成形体の成形では、金型５のキャビティ１９の全容量Ｖ_０に対応する全射出量Ｉ_０を分割して射出している。より具体的には、全容量Ｖ_０に対応する全射出量Ｉ_０を、例えば、２分割〜１０分割、好ましくは、２分割または３分割、さらに好ましくは、２分割して射出している。上記した分割数を超えると、スキン層を形成できない場合がある。

次に、全射出量Ｉ_０を２分割して射出する場合について具体的に説明する。
全射出量Ｉ_０を２分割して射出するには、まず、全射出量Ｉ_０が２分割された射出量、すなわち、第１回目の射出量Ｉ_１で、混合物を射出する。
また、少なくとも第１回目の射出前、具体的には、第１回目の射出前、または、第１回目の射出前および第１回目の射出中において、好ましくは、金型５のキャビティ１９を、図示しない減圧ポンプによって、６６．７〜１００．０ｋＰａ（５００〜７５０Ｔｏｒｒ）の減圧状態にする。このようにキャビティ１９を減圧状態にすることによって、より一層綺麗なスキン層を形成することができる。

この第１回目の射出（先の射出）において、第１回目の射出量Ｉ_１を、例えば、全射出量Ｉ_０の１０〜７０％、好ましくは、３０〜５０％に設定する。
なお、金型５のキャビティ１９の全容量Ｖ_０が、例えば、２００〜１００００ｃｍ^３であり、混合物の発泡倍率Ｆｒが、例えば、１．２〜１０倍、好ましくは、１．２〜３倍である場合には、第１回目の射出（先の射出）において、第１回目の射出速度Ｉｒ_１を、例えば、５０〜５００ｃｍ^３／秒、好ましくは、２００〜３００ｃｍ^３／秒に設定し、第１回目の射出時間Ｉｔ_１を、例えば、１〜１０秒、好ましくは、１〜２秒に設定する。

次いで、射出を停止させる。射出は、第１回目の射出が終了した後に、停止される。すなわち、射出を停止させるには、ＣＰＵの制御により、イソシアネートポンプ８の供給、ポリオールポンプ９の供給、第１不活性流体ポンプ１２の供給および第２不活性流体ポンプ１３の供給を停止させる。また、これと同時に、ＣＰＵの制御に基づく射出弁２０の閉動作により、混合ヘッド４の射出を停止させる。

なお、この射出の停止中は、つまり、第１回目の射出中から引き続いて、好ましくは、金型５のキャビティ１９を、図示しない減圧ポンプによって、６６．７〜１００．０ｋＰａ（５００〜７５０Ｔｏｒｒ）の減圧状態にする。なお、第１回目の射出中にキャビティ１９内が減圧状態にされていれば、この射出の停止において、減圧ポンプを用いることなく、そのまま減圧状態を維持することができる。このようにキャビティ１９を減圧状態にすることによって、より一層綺麗なスキン層を形成することができる。

また、第１回目の射出の停止中に、図示しない弁を開放させて、金型５のキャビティ１９の減圧状態を常圧状態にすることもできる。このように第１回目の射出の停止中におけるキャビティ１９を常圧状態することによっても、綺麗なスキン層を形成することができる。
射出の停止時間、すなわち、先の射出である第１回目の射出と、後の射出である第２回目の射出との間の間隔（より具体的には、第１回目の射出の停止時と、第２回目の射出の再開時との間の間隔）は、ＲＩＭ成形の前に予めＣＰＵに入力されており、例えば、０．１〜６０秒、好ましくは、５〜４０秒、さらに好ましくは、１０〜３０秒に設定されている。停止時間が上記範囲を超えると、反応の進行により第２回目の射出ができなくなる場合があり、一方、停止時間が上記範囲に満たないと、スキン層を形成できない場合がある。

射出の停止後、射出を再開させて、第２回目の射出量Ｉ_２で、混合物を射出する。
射出の再開（第２回目の射出）は、ＣＰＵによって、停止時間が検知され、次いで、ＣＰＵの制御により、イソシアネートポンプ８の供給、ポリオールポンプ９の供給、第１不活性流体ポンプ１２の供給および第２不活性流体ポンプ１３の供給を再開させる。また、これと同時に、ＣＰＵの制御に基づく射出弁２０の開動作により、混合ヘッド４の射出を再開させる。

また、第２回目の射出中に、キャビティ１９を、例えば、図示しない減圧ポンプによって、６６．７〜１００．０ｋＰａ（５００〜７５０Ｔｏｒｒ）の減圧状態にすることができる。なお、第１回目の射出の停止中にキャビティ１９内が減圧状態にされていれば、この第２回目の射出において、減圧ポンプを用いることなく、そのまま減圧状態を維持することもできる。このようにキャビティ１９を減圧状態にすることによって、より一層綺麗なスキン層を形成することができる。

また、第２回目の射出の停止中に、図示しない弁を開放させて、金型５のキャビティ１９の減圧状態を常圧状態にすることもできる。このように第２回目の射出の停止中におけるキャビティ１９を常圧状態することによっても、綺麗なスキン層を形成することができる。
この第２回目の射出（後の射出）において、第２回目の射出量Ｉ_２を、例えば、全射出量Ｉ_０の３０〜９０％、好ましくは、５０〜７０％に設定する。

また、この第２回目の射出において、第２回目の射出速度Ｉｒ_２を、例えば、５０〜５００ｃｍ^３／秒、好ましくは、１００〜２００ｃｍ^３／秒に設定し、第２回目の射出時間Ｉｔ_２を、例えば、２〜１０秒、好ましくは、２〜３秒に設定する。
これにより、全射出量Ｉ_０を２分割して射出する。
なお、３分割以上で分割して射出する場合には、上記した第２回目の射出の再開の後に、さらに、射出の停止および再開を分割数に応じて繰り返す。

なお、第３回目以降の射出中にキャビティ１９を減圧状態することもできる。また、第３回目以降の射出の停止中にキャビティ１９を減圧状態あるいは常圧状態にすることもできる。
そして、反応終了後、金型５を常温まで戻し、型開きすることによって、マイクロセルラーポリウレタンフォームを得ることができる。このようにして得られるマイクロセルラーポリウレタンフォームは、表面にスキン層が形成され、内部に微細な気泡（空隙）が形成されている。このスキン層により、ポリウレタンフォームの表面の耐摩耗性を、無発泡のポリウレタンの耐摩耗性と同等に確保することができ、さらに、表面の綺麗さ（美観）を向上させることもできる。

得られたマイクロセルラーポリウレタンフォームは、そのスキン層の厚さが、例えば、５０〜２０００μｍ、好ましくは、５００〜１０００μｍである。なお、スキン層の厚さは、走査型電子顕微鏡によって、測定される。
また、マイクロセルラーポリウレタンフォームは、その平均気泡径が、例えば、５〜１００μｍ、好ましく、２０〜５０μｍである。なお、平均気泡径は、走査型電子顕微鏡によって、測定される。

また、マイクロセルラーポリウレタンフォームは、その空隙率が、例えば、１０〜９０％、好ましくは、２０〜７０％である。なお、空隙率は、発泡成形体の密度および平均気泡径から計算される。
そして、このマイクロセルラーポリウレタンフォームを成形する方法によれば、混合物を分割して射出する。そのため、射出の条件や混合物の配合割合などに影響されず、分割して射出するのみの簡易な方法によって、スキン層が形成されるマイクロセルラーポリウレタンフォームを確実に成形することができる。

なお、この方法において、用いられる第１不活性流体および第２不活性流体は、ともに常温常圧において不活性ガスである二酸化炭素や窒素であり、その条件により、ガス状態であっても、液状であってもよい。また、第１不活性流体ポンプ１２および第２不活性流体ポンプ１３によりそれぞれ定量供給され、第１予備混合ユニット１４および第２予備混合ユニット１５によって連続的にそれぞれ予備混合された後には、高温高圧状態あるいは超臨界状態となるようにそれぞれ条件設定されていることが好ましい。

この方法では、第１不活性流体および第２不活性流体として、不活性ガスを発泡剤として用いるため、低沸点有機化合物であるフロンや代替フロンなどの発泡剤に比べて、環境負荷を低減させることができる。
また、この方法に用いられる反応射出成形装置１においては、イソシアネート供給ユニット２およびポリオール供給ユニット３を、大略同一の装置構成として、その両方に、イソシアネートポンプ８およびポリオールポンプ９、第１不活性流体ポンプ１２および第２不活性流体ポンプ１３、第１予備混合ユニット１４および第２予備混合ユニット１５、第１高圧加熱ヒータ１６および第２高圧加熱ヒータ１７を設けたが、その目的および用途によっては、イソシアネート供給ユニット２およびポリオール供給ユニット３のいずれか片方のみに、不活性流体ポンプ（第１不活性流体ポンプ１２および第２不活性流体ポンプ１３のいずれか一方）、予備混合ユニット（第１予備混合ユニット１４および第２予備混合ユニット１５のいずれか一方）、高圧加熱ヒータ（第１高圧加熱ヒータ１６および第２高圧加熱ヒータ１７のいずれか一方）を設けるように構成してもよい。

また、反応射出成形方法に用いられる反応射出成形装置１は、硬質、半硬質および軟質の、いずれのポリウレタンフォームについても適用することができる。
さらに、上記の説明では、本発明の発泡成形体の反応射出成形方法を、マイクロセルラーポリウレタンフォームの成形方法として例示したが、本発明の発泡成形体の反応射出成形方法は、これに限らず、２成分を反応させて得ることができる発泡成形体の成形方法であれば、広く適用することができ、例えば、ポリアミド樹脂発泡成形体、ジシクロペンタジエン樹脂発泡成形体、不飽和ポリエステル樹脂発泡成形体、アクリラメイト樹脂発泡成形体、エポキシ樹脂発泡成形体などの成形方法にも適用することができる。

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、何ら実施例に限定されない。
実施例１
上記した図１に示すＲＩＭ装置を用意した。
このＲＩＭ装置において、金型のキャビティの全容量は６００ｃｍ^３であった。

ＲＩＭ装置のイソシアネート供給ユニットでは、まず、イソシアネートタンクに貯蔵されているイソシアネート化合物（変性ＭＤＩ）を、イソシアネートポンプから、１５ＭＰａの供給圧力で、第１予備混合ユニットに供給した。これと同時に、第１不活性流体タンクに貯蔵されている二酸化炭素を、第１不活性流体ポンプから、１８ＭＰａの供給圧力で第１予備混合ユニットに供給した。これによって、イソシアネート化合物および二酸化炭素が高圧で第１予備混合ユニットに供給されて、これらを良好に衝突混合させた。二酸化炭素の供給量は、イソシアネート化合物およびポリオール化合物の全量に対して、０．１重量％となるように調整し、また、第１予備混合ユニットにおける混合圧は、１５ＭＰａとなるように調整した。

このように供給されたイソシアネート化合物および二酸化炭素を第１予備混合ユニットにおいて連続的に予備混合した。その後、第１高圧加熱ヒータにおいて、イソシアネート混合物を加圧（保圧）および加熱することにより、イソシアネート化合物中に二酸化炭素を完全溶解させた。なお、この二酸化炭素は超臨界状態となっていた。
ポリオール供給ユニットでは、まず、ポリオールタンクに貯蔵されているポリオール化合物（ポリエーテルポリオール、数平均分子量５０００）を、ポリオールポンプから、１５ＭＰａの供給圧力で、第２予備混合ユニットに供給した。これと同時に、第２不活性流体タンクに貯蔵されている二酸化炭素を、第２不活性流体ポンプから、１８ＭＰａの供給圧力で、第２予備混合ユニットに供給した。これによって、ポリオール化合物および二酸化炭素が高圧で第２予備混合ユニットに供給されて、これらを良好に衝突混合させた。二酸化炭素の供給量を、イソシアネート化合物およびポリオール化合物の全量に対して、０．１重量％となるように調整し、混合圧を、１５ＭＰａとなるように調整した。

このように供給されたポリオール化合物および二酸化炭素を第２予備混合ユニットにおいて連続的に予備混合させた。その後、第２高圧加熱ヒータにおいて、ポリオール混合物を加圧（保圧）および加熱することにより、ポリオール化合物中に二酸化炭素を完全溶解させた。なお、この二酸化炭素は超臨界状態となっていた。
そして、イソシアネート混合物およびポリオール混合物を、混合ヘッドにおいて混合した。次いで、ＣＰＵの制御に基づいて射出弁が開動作されることにより、混合ヘッドが混合物を高圧で射出し、混合物が反応しながら金型に注入された。なお、金型は、５０℃で恒温した。

この発泡成形体の成形では、全射出量を２分割して射出した。
全射出量を２分割して射出するには、まず、ＣＰＵの制御により、第１回目の射出時間で、混合物を射出した。
この第１回目の射出では、第１回目の射出量を全射出量の５０％に設定した。また、第１回目の射出速度を２００ｃｍ^３／秒に設定し、第１回目の射出時間を１秒に設定した。

次いで、ＣＰＵの制御により、第１回目の射出後、射出を５秒間停止させた。
その後、ＣＰＵの制御により、射出を再開させて、混合物を射出した。
この第２回目の射出において、第２回目の射出量を全射出量の５０％に設定した。また、第２回目の射出速度を２００ｃｍ^３／秒に設定し、第２回目の射出時間を１秒に設定した。 これにより、全射出量を２分割して射出した。

このようにして得られたポリウレタンフォームは、表面にスキン層が形成され、内部に微細な気泡（空隙）が形成されていた。このスキン層は、表面の綺麗さ（美観）が向上されていた。
得られたポリウレタンフォームのスキン層の厚さは１０００μｍであり、平均気泡径が５０μｍであり、空隙率が５０％であり、混合物の発泡倍率は２倍であった。

実施例２
実施例１と同様のＲＩＭ装置を用いて、下記で説明する反応射出条件以外は、実施例１と同様にしてポリウレタンフォームを得た。
すなわち、イソシアネート供給ユニットおよびポリオール供給ユニットでは、イソシアネート化合物およびポリオール化合物と衝突混合する二酸化炭素の供給量を、イソシアネート化合物およびポリオール化合物の全量に対して、０．５重量％となるように調整した。

そして、まず、金型のキャビティ内を、減圧ポンプによって、６６．７ｋＰａ（５００Ｔｏｒｒ）の減圧状態にした。また、イソシアネート混合物およびポリオール混合物を、混合ヘッドにおいて混合した。
その後、ＣＰＵの制御に基づいて射出弁が開動作されることにより、混合ヘッドが混合物を高圧で射出し、混合物が反応しながら、減圧された金型に注入された。

この発泡成形体の成形では、全射出量を２分割して射出した。第１回目の射出では、第１回目の射出量を全射出量の３０％に設定した。次いで、ＣＰＵの制御により、第１回目の射出後、射出を３秒間停止させた。
第２回目の射出では、第２回目の射出量を全射出量の７０％に設定した。
得られたポリウレタンフォームは、表面にスキン層が形成され、内部に微細な気泡（空隙）が形成されていた。このスキン層は、第１回目の射出前にキャビティ内を減圧状態にしたことから、表面の綺麗さ（美観）がより一層向上されていた。

得られたポリウレタンフォームのスキン層の厚さは５００μｍであり、平均気泡径が１００μｍであり、空隙率が６０％であった。

本発明の発泡成形体の反応射出成形方法の一実施形態に用いられる反応射出成形装置を示す、概略構成図である。

符号の説明

５ 金型
１９ キャビティ

Claims (6)

1. 第１原料および前記第１原料と反応する第２原料をそれぞれ供給する工程と、
   不活性流体を少なくとも前記第１原料および前記第２原料のいずれか一方に供給して予備混合する工程と、
   前記第１原料および前記第２原料を混合して、前記第１原料および前記第２原料の混合物を金型に射出することにより、前記混合物を反応させながら発泡させて、発泡成形体を成形する工程とを備え、
   前記発泡成形体を成形する工程において、金型のキャビティの全容量に対応する全射出量を分割して射出し、
   前記発泡成形体を成形する工程において、少なくとも、第１回目の射出前から前記金型のキャビティを減圧させることを特徴とする、発泡成形体の反応射出成形方法。
2. 前記発泡成形体を成形する工程において、２分割〜１０分割して射出することを特徴とする、請求項１に記載の発泡成形体の反応射出成形方法。
3. 前記発泡成形体を成形する工程において、２分割して射出し、
   第１回目の射出量を、全射出量の１０〜７０％に設定し、
   第２回目の射出量を、全射出量の３０〜９０％に設定することを特徴とする、請求項１または２に記載の発泡成形体の反応射出成形方法。
4. 前記発泡成形体を成形する工程において、先の射出と後の射出との間の間隔を０．１〜６０秒に設定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発泡成形体の反応射出成形方法。
5. 得られる発泡成形体では、スキン層が形成され、かつ、平均気泡径が５〜１００μｍであり、空隙率が１０〜９０％であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の発泡成形体の反応射出成形方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の発泡成形体の反応射出成形方法により得られることを特徴とする、発泡成形体。

Images