JPH05138100A - 二液性樹脂の混合吐出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 混合する樹脂液の混合比差、粘度差等に拘ら
ず、また混合樹脂液の流量の多少に拘らず樹脂液の混合
を高効率にて良好に行い、しかも優たれ洗浄性が得られ
るようになる。 【構成】 ミキシングハウジング１に一端にて吐出ノズ
ル５と、他端にて二つの液状樹脂入口７、９の各々とに
連通したミキシング室３を設け、ミキシング室３内には
各々自身の中心軸線周りに回転可能な二つの棒状ロータ
１１、１３を互いに平行に配置し、この二つの棒状ロー
タ１１、１３を各々回転駆動する回転駆動手段を設け
る。二つの棒状ロータ１１、１３が互いに接近してなす
ロータ間の狭い間隙部２３を混合樹脂液がこの二つの棒
状ロータ１１、１３により圧搾されつつ通過する際に受
ける摺り潰し作用により混合を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反応硬化型の接着剤、
ポッティング剤、シール剤等の二液性樹脂の混合吐出装
置に係り、特にウレタン樹脂、シリコーン樹脂の如く、
二液混合により架橋反応硬化し、同時に反応ガスを発生
してスポンジ状に硬化する樹脂や、混合比、粘度が極端
に異なる樹脂の混合吐出に適した二液性樹脂の混合吐出
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】反応硬化型の二液性樹脂を混合吐出する
装置としては、特開平２−７８５０５号公報に示されて
いる如きスタティックミキサによるもの、実開昭６０−
２１３７０号公報、実開昭６１−７５８７４号公報に示
されている如き一軸ロータによるダイナミックミキサ
（コニーダ）によるものが従来より知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スタティックミキサに
よる混合吐出装置は、１８０度のねじれを有する複数個
のねじれ板エレメントを混合樹脂液通路内に交互に９０
度の回転位相をもって固定状態にて有し、各ねじれ板エ
レメントに沿って混合樹脂液が通過することにより、当
該混合樹脂液を繰り返し分割、反転して混合樹脂液の混
合を行うものである。

【０００４】このスタティックミキサによる混合吐出装
置に於いては、その混合原理からして、所要の混合状態
を得るために混合樹脂液がミキサ内に滞留する時間がダ
イナミックミキサ等に於ける場合に比して長く、このた
め反応硬化速度が速く、ポットライフの短い樹脂ではミ
キサ内にて樹脂液のゲル化が進み、使用不能になり易
い。またこの混合吐出装置は、混合効率（撹拌効率）が
あまりよくなく、このため特に樹脂の混合比が極端に異
なる場合や、粘度差が大きくて混ざり合い難い樹脂の混
合には適さない。

【０００５】ダイナミックミキサによる混合吐出装置
は、ロータの軸線方向に沿って流れようとする混合樹脂
液をロータの周りに設けられた複数個の翼体の各々によ
りロータの回転状態にて繰り返し分断することによって
混合樹脂液の混合を行うものであり、これに於いては、
その混合原理からして所要の混合状態を得るために混合
樹脂液がミキサ内に滞留する時間がスタティックミキサ
に於ける場合に比して短く、ミキサ内にて樹脂液がゲル
化し難いと云う利点がある。

【０００６】しかし、ダイナミックミキサによる混合吐
出装置に於いては、その混合原理からして、ダイナミッ
クミキサに供給される混合樹脂液の流量が増大してダイ
ナミックミキサに於ける混合樹脂液の流速が速くなる
と、混合樹脂液がミキサ内に滞留する時間が短くなり、
これに応じて混合樹脂液がロータにより分断される回数
が少なくなり、混合効率が低下する現象が生じる。この
ため発泡性樹脂の混合に於いては、混合不足により発泡
硬化物に於ける気泡が荒いものになり、セル数が低減す
る。

【０００７】上述の如く混合樹脂液がロータにより分断
される回数が少なくなることは、ロータの回転数を高く
することにより解決されるが、しかしロータの回転数は
一般に数千ｐｒｍが限界で、それ以上にロータ回転数が
高いと、ロータと樹脂液との摩擦熱によりミキサ内部が
かなり高温になり、樹脂のポットライフに悪影響を与え
るようになる。

【０００８】またこのダイナミックミキサによる混合吐
出装置に於いては、ロータの翼体の突出量が大きいほど
混合効率が向上するが、しかしロータの翼体の突出量が
大きいほど、その翼体の付け根部に樹脂液が溜り易く、
洗浄用溶液を含んだエアーブロー等によるフラッシュ洗
浄ではロータの洗浄が良好に行われなくなり、洗浄性が
低下する。これに対しロータの翼体の突出量が小さけれ
ば、ロータの洗浄性は低下しないが、しかし上述の如き
混合効率の低下が顕著なものになり、またロータの翼体
がねじの如き螺旋溝により与えられている場合には、混
合樹脂液の流量が少ないと、混合樹脂液がその螺旋溝に
沿って流れ、混合樹脂液が翼体により分断されない状態
が生じ、このため混合樹脂液の流量が少ない場合にも混
合効率が低下し、発泡性樹脂の混合に於いては、やはり
混合不足により発泡硬化物に於ける気泡が荒いものにな
り、セル数が低減することになる。

【０００９】本発明は、従来の混合吐出装置に於ける上
述の如き問題点に着目してなされたものであり、混合す
る樹脂液の混合比差、粘度差等に拘らず、また混合樹脂
液の流量の多少に拘らず樹脂液の混合を高効率にて良好
に行い、しかも洗浄性に優れ、更にはロボット等に装着
される二液性樹脂用混合吐出装置の如く、小型の二液性
樹脂用混合吐出装置として構成され得るダイナミックミ
キサ方式の混合吐出装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、一端にて吐出ノズルと、他端にて二つの液
状樹脂入口とに各々連通したミキシング室を有するミキ
シングハウジングと、前記ミキシング室内に互いに平行
に配置され互いに平行な自身の中心軸線周りに回転可能
な二つの棒状ロータと、前記二つの棒状ロータを各々回
転駆動する回転駆動手段とを有していることを特徴とす
る二液性樹脂の混合吐出装置によって達成される。

【００１１】本発明による二液性樹脂の混合吐出装置に
於いては、前記二つの棒状ロータは各々ねじ軸により構
成されて互いに噛合し、前記回転駆動手段は前記二つの
棒状ロータの回転によるねじポンプ作用により前記ミキ
シング室の液状樹脂に前記吐出ノズルへ向かう推力を与
える方向に回転駆動するよう構成されていてよく、更に
は前記二つの棒状ロータは各々外周部に軸線方向に延在
する縦溝を有し、前記二つの棒状ロータに於ける縦溝は
当該二つの棒状ロータの何れの回転位相に於ても互いに
重ならない周方向位置に設けられていてよい。

【００１２】また本発明による二液性樹脂の混合吐出装
置に於いては、前記二つの棒状ロータは、各々ストレー
ト丸棒により構成され、微小間隔をおいて互いに並行し
ていてもよい。

【００１３】

【作用】上述の如き構成によれば、二つの棒状ロータが
互いに接近してなすロータ間の狭い間隙部を混合樹脂液
がこの二つの棒状ロータにより圧搾されつつ通過し、こ
の際の摺り潰し作用を受けて僅かなミキシングゾーンに
て一瞬にして混合される。

【００１４】

【実施例】以下に添付の図を参照して本発明を実施例に
ついて詳細に説明する。

【００１５】図１〜図３は本発明による二液性樹脂の混
合吐出装置の一実施例を示している。混合吐出装置はミ
キシングハウジング１を有している。ミキシングハウジ
ング１には、めがね状横断面のミキシング室３、詳細に
は互いに一部にて径方向に重なり合って互いに連通し合
った円形横断面による互いに平行な二つのシリンダ室３
ａ、３ｂによるミキシング室３が形成されている。

【００１６】ミキシングハウジング１の先端部にはミキ
シング室３の一端と連通した吐出ノズル５が形成され、
また基端側には各々ミキシング室３の他端と連通した二
つの液状樹脂入口７、９が形成されている。この場合、
液状樹脂入口７は一方のシリンダ室３ａに連通し、液状
樹脂入口９は他方のシリンダ室３ｂに連通している。

【００１７】ミキシング室３の各シリンダ室３ａ、３ｂ
には棒状ロータ１１、１３が各々互いに平行な自身の中
心軸線周りに回転可能に同心状態にて挿入されている。

【００１８】棒状ロータ１１、１３は各々、中心支持軸
１５、１７によりミキシングハウジング１より回転可能
に支持され、棒状ロータ１１，１３の外周部には互いに
逆方向の螺旋状の台形断面のねじ溝１９、２１が形成さ
れて台形ねじ軸として構成されている。この棒状ロータ
１１、１３は、ねじ溝１９、２１により微小間隙２３を
おいて完全噛み合い状態とされ、この噛み合い状態にて
各々互いに異なった方向に回転、即ち異方向回転するよ
うになっている。

【００１９】棒状ロータ１１、１３の外径は４〜１５ｍ
ｍ程度で、ロータ間の微小間隙２３は０．２〜１ｍｍ程
度であってよく、ねじ溝１９、２１の深さ（ねじ高さ）
は、樹脂液が溜り難く、またロータによりねじポンプ作
用を生じる程度の適当量、例えば、０．５〜４．０ｍｍ
程度であってよい。

【００２０】棒状ロータ１１、１３の中心支持軸１５、
１７は各々ミキシングハウジング１より外部に突出して
おり、この突出部には互いに噛合する同一歯数の歯車２
５、２７が固定装着されている。これにより棒状ロータ
１１と１３は互いに同一回転数にて互いに異なった方向
に回転駆動される。歯車２５には図３に示すごとく、モ
ータ２９の回転出力軸３１に取付けられた駆動歯車３３
が噛合されている。

【００２１】モータ２９による歯車２５の回転方向は棒
状ロータ１１、１３の回転によるねじポンプ作用により
ミキシング室３の液状樹脂に吐出ノズル５へ向かう推力
を与える方向とされている。

【００２２】棒状ロータ１１、１３の各々の外周部には
軸線方向に延在する縦溝３５、３７が形成されている。
棒状ロータ１１の縦溝３５の個数は３個の奇数であるの
に対し、棒状ロータ１３の縦溝３７の個数はそれより一
つ多い４個の偶数とされ、棒状ロータ１１の縦溝３５と
棒状ロータ１３の縦溝３７とは、この二つの棒状ロータ
１１、１３の何れの回転位相に於いても互いに重ならな
い周方向位置に設けられている。尚、縦溝３５、３７の
深さはねじ溝１９、２１の深さと同等であってよい。

【００２３】上述の如き構成によれば、モータ２９が駆
動されることにより駆動歯車３３が図３で見て反時計廻
り方向に回転駆動され、これにより歯車２５が時計廻り
方向に回転駆動されて歯車２５と一体の棒状ロータ１１
が同方向に自身の中心軸線周りに回転し、更に歯車２５
の時計廻り方向の回転により歯車２７が反時計廻り方向
に回転駆動されて歯車２５と一体の棒状ロータ１３が同
方向に自身の中心軸線周りに回転する。これにより棒状
ロータ１１と１３は互いに同一回転速度にて互い異なっ
た方向へ回転する異方向回転を実現する。

【００２４】この棒状ロータ１１と１３の回転状態下に
て液状樹脂入口７と９の各々より所定の混合樹脂液がミ
キシング室３に供給されると、各混合樹脂液は棒状ロー
タ１１、１３の回転により棒状ロータ１１と１３との交
差ゾーンＤ（図２参照）へ運ばれ、交差ゾーンＤにてね
じ溝１９と２１との間の微小間隙２３を通過するように
なる。各混合樹脂液は微小間隙部２３を通過する際に二
つの棒状ロータ１１、１３より圧搾されて摺り潰し作用
を受け、互いに混合される。この交差ゾーンＤは、ねじ
溝１９と２１とが互いに噛み合うようにして棒状ロータ
１１と１３とが互いに接近して配置されていることによ
り、ミキシング室３の内壁面と棒状ロータ１１、１３間
のクリアランスが小さくても比較的大きく設定され、こ
れにより樹脂液の混合効率が向上する。

【００２５】この混合樹脂液には、棒状ロータ１１と１
３の回転によるねじポンプ作用により棒状ロータ１１、
１３周りを旋回しつつ吐出ノズル５へ向かう推力が与え
られ、ねじ溝１９、２１間の微小間隙２３を繰り返し通
過しつつミキシング室３内を吐出ノズル５へ向けて移動
し、また一部は縦溝３５、３７を通って棒状ロータ１
１、１３の軸線方向に沿って流れ、充分に混合された状
態にて所要の吐出量をもって吐出ノズル５より外部へ吐
出される。

【００２６】上述の実施例においては、棒状ロータ１１
と１３は異方向に回転するようになっているが、棒状ロ
ータ１１と１３は互いに同方向に回転するようになって
いてもよく、この場合には、混合液樹脂が微小間隙２３
を通過する際に棒状ロータ１１，１３と互いに擦れ合っ
て混合を促進させる。この場合のロータ駆動は、図４に
示されている如く、歯車２５と歯車２７とが互いに切離
され、駆動歯車３３が歯車２５と２７の両方に同時に噛
合していればよい。図４に於いて図１に対応する部分は
図１に付した符号と同一の符号により示されている。

【００２７】尚、混合樹脂の吐出量が重視されない場合
は、図５に示されている如く、棒状ロータ１１、１３の
縦溝３５、３７は省略されてもよい。図５においても図
１に対する部分は図１に付した符号と同一の符号により
示されている。

【００２８】図６〜図８は本発明による二液性樹脂の混
合吐出装置の他の実施例を示している。尚、図６〜図８
に於いて図１〜図３に対応する部分は図１〜図３に付し
た符号と同一の符号により示されている。この実施例に
於いては、棒状ロータ１１、１３は、各々ストレート丸
棒により構成され、微小間隙２３をおいて互いに並行し
ている。

【００２９】この場合も棒状ロータ１１と１３の回転状
態下にて液状樹脂入口７と９の各々より所定の混合樹脂
液がミキシング室３に供給されると、各混合樹脂液は棒
状ロータ１１、１３の回転により棒状ロータ１１と１３
との間の微小間隙２３へ運ばれ、微小間隙２３を通過す
る際に二つの棒状ロータ１１、１３より圧搾されて摺り
潰し作用を受け、互いに混合される。

【００３０】この場合、棒状ロータ１１と１３の回転方
向は、互いに同方向であっても、互いに異なる方向であ
ってもよいが、微小間隙２３を通過する際に混合樹脂液
が棒状ロータ１１と１３とに互いに擦れ合って混合を促
進されるよう、棒状ロータ１１と１３の回転方向は、図
７に示されている如く、互いに同方向であることが好ま
しい。この場合のロータ駆動は、図８に示されている如
く、歯車２５と２７とが互いに切り離され、駆動歯車３
３が歯車２５と２７の両方に同時に噛合していることに
より達成される。

【００３１】ねじ軸式の棒状ロータ１１、１３に於いて
は、加工精度上の問題により棒状ロータ１１、１３の小
径化は４ｍｍ程度が限界であり、このことによりミキシ
ング室３の容量低減にも限界が生じるが、棒状ロータ１
１、１３がストレート丸棒の場合には、棒状ロータ１
１、１３の小径化の限界は２ｍｍ程度になり、これによ
りミキシング室３の容量もより一層低減され得るように
なる。このことはミキング室３に滞留する混合樹脂液量
を低減することになり、小量吐出に適合するようにな
る。

【００３２】小量吐出に於いて、混合樹脂液の流量が少
ないことに対してミキング室３に滞留する混合樹脂液量
が多いと、ミキシング室３に於ける混合樹脂液の入れ替
わりに時間がかかり、ポットライフが短い樹脂の混合吐
出に於いては、混合過程にてゲル化が進む不具合が生じ
るが、上述の如くミキシング室３の容量が小さく、ミキ
ング室３に滞留する混合樹脂液量が少ない場合は、その
様な不具合を生じることがない。

【００３３】また棒状ロータ１１、１３がストレート丸
棒の場合には、ロータにブラインド部が生じないから、
溶剤エアーフラッシュによるミキシング室内部の洗浄性
が非常に優れたものになる。

【００３４】上述の何れの実施例に於ける混合吐出装置
に於いても、従来の一軸タイプのものに比して混合効率
が高く、このため一軸タイプのもの於いては、ロータ回
転数が毎分数千回転でも良好な混合状態が得られなかっ
たものでも、１０００ｒｐｍ以下のロータ回転により均
質な良好な混合状態が得られるようになる。

【００３５】尚、ロータ回転数はモータ２９の回転数に
より決まり、これはインバータによる周波数変換により
定量的に制御されればよい。

【００３６】図９は本発明による混合吐出装置を含む二
液性樹脂混合吐出システムの一例を示している。図９に
於いて混合吐出装置は符号４１により示されており、こ
れはロボット等のハンドリングアーム４３に取付けられ
ている。混合吐出装置４１の液状樹脂入口７、９には個
別の混合樹脂液供給源４５、４７より混合樹脂液がホー
ス４９、５１、切替弁５３、５５、ホース５７、５９を
経て切替弁５３、５５の切替作動に応じて選択的に供給
されるようになっている。切替弁５３、５５の切替作動
はモータ２９の作動制御と共に制御装置６１により行わ
れるようになっており、制御装置６１は切替弁５３、５
５の切替作動による混合樹脂液の液状樹脂入口７、９に
対する供給に同期してモータ２９の回転を制御するよう
になっている。

【００３７】この制御により混合吐出装置４１の吐出ノ
ズル５よりの混合樹脂液の吐出が随時にオン、オフされ
る。

【００３８】また液状樹脂入口７、９には切替弁５３、
５５の切替作動により混合樹脂液に代えて洗浄用溶剤供
給源６３よりホース６５を経て洗浄用溶剤が選択的に供
給されるようになっており、この洗浄用溶剤による溶剤
エアーフラッシュにより混合吐出装置４１内部が自動洗
浄されるようになっている。

【００３９】図１〜図３に示されている実施例の混合吐
出装置を用いてスポンジ状に硬化する液状シリコーン樹
脂の混合吐出実験を行った。この液状シリコーン樹脂は
スリーボンド１２９０本剤（株式会社スリーボンド 商
標）と硬化剤とを用いた。またチラー温度は２５℃とし
た。

【００４０】この実験に於いては、ロータ駆動のモータ
回転数をパラメータとして、シリーコン樹脂材料の吐出
量変化のために、これの吐出圧力を変化させ、各吐出圧
力による硬化物の発泡体の気泡のセル密度より樹脂液の
混合度を評価した。この評価結果が図１０に示されてい
る。図１０により、本発明による混合吐出装置によれ
ば、吐出圧力が所定値以上であれば、何れの条件下にて
も気泡のセル密度が高く、良好な混合状態が得られるこ
とが解る。

【００４１】図１１は比較例として、図１２に示されて
いる如き一軸ロータの従来型の混合吐出装置を用いて上
述の実験と同一条件にて液状シリコーン樹脂の混合吐出
実験を行った場合の評価結果を示している。

【００４２】この場合は、吐出圧力が所定値以下でも、
以上でも気泡のセル密度が充分に高くならず、良好な混
合状態が得れるのは或る特定の吐出圧力領域だけにな
る。

【００４３】また上述の両混合吐出装置の洗浄を同一条
件にて溶剤エアーフラッシュにより行ったところ、本発
明による混合吐出装置に於いては、従来型の混合吐出装
置に比して良好な洗浄が行われたことを確認できた。

【００４４】以上に於ては、本発明を特定の実施例につ
いて詳細に説明したが、本発明は、これらに限定される
ものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能
であることは当業者にとって明らかであろう。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
による二液性樹脂の混合吐出装置によれば、二つの棒状
ロータが互いに接近してなすロータ間の狭い間隙部を混
合樹脂液がこの二つの棒状ロータにより圧搾されつつ通
過する際に受ける摺り潰し作用により僅かなミキシング
ゾーンにて一瞬にして混合されるから、混合する樹脂液
の混合比差、粘度差等に拘らず、また混合樹脂液の流量
の多少に拘らず樹脂液の混合が高効率にて良好に行なわ
れるようになり、しかもこの場合はロータに設けるねじ
溝が浅くてもよく、更にはねじ溝が設けられなくてもよ
いから、溶剤エアーフラッシュ等による装置内部の洗浄
が確実に短時間にて行われるようになり、そのメンテナ
ンス性が改善されるようになる。

【００４６】またこの混合吐出装置は小型化設計が可能
であり、これによりこの混合吐出装置はロボット等に装
着され、この種の作業の自動化が促進されるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による二液性樹脂の混合吐出装置の一実
施例を示す縦断面図である。

【図２】図１の線II−IIに沿った断面図である。

【図３】図１に示された本発明による二液性樹脂の混合
吐出装置に於けるロータ駆動歯車列の一実施例を示す平
面図である。

【図４】本発明による二液性樹脂の混合吐出装置の他の
実施例を示す縦断面図である。

【図５】本発明による二液性樹脂の混合吐出装置の他の
実施例を示す縦断面図である。

【図６】本発明による二液性樹脂の混合吐出装置のもう
一つの実施例を示す縦断面図である。

【図７】図５の線VII −VII に沿った断面図である。

【図８】図５に示された本発明による二液性樹脂の混合
吐出装置に於けるロータ駆動歯車列の一実施例を示す平
面図である。

【図９】本発明による混合吐出装置を含む二液性樹脂混
合吐出システムの一例を示すブロック線図である。

【図１０】本発明による二液性樹脂の混合吐出装置を用
いた混合吐出実験に於ける評価結果を示すグラフであ
る。

【図１１】従来型の二液性樹脂の混合吐出装置を用いた
混合吐出実験に於ける評価結果を示すグラフである。

【図１２】従来型の二液性樹脂の混合吐出装置の一例を
示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ ミキシングハウジング ３ ミキシング室 ５ 吐出ノズル ７、９ 液状樹脂入口 １１、１３ 棒状ロータ １９、２１ ねじ溝 ２３ 微小間隙 ２９ モータ ３５、３７ 縦溝 ４５、４７ 混合樹脂液供給源 ５３、５５ 切替弁 ６１ 制御装置 ６３ 洗浄用溶剤供給源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端にて吐出ノズルと、他端にて二つの
   液状樹脂入口とに各々連通したミキシング室を有するミ
   キシングハウジングと、 前記ミキシング室内に互いに平行に配置され、互いに平
   行な自身の中心軸線周りに回転可能な二つの棒状ロータ
   と、 前記二つの棒状ロータを各々回転駆動する回転駆動手段
   と、 を有していることを特徴とする二液性樹脂の混合吐出装
   置。
2. 【請求項２】 前記二つの棒状ロータは各々ねじ軸によ
   り構成されて互いに噛合し、前記回転駆動手段は前記二
   つの棒状ロータの回転によるねじポンプ作用により前記
   ミキシング室の液状樹脂に前記吐出ノズルへ向かう推力
   を与える方向に回転駆動するよう構成されていることを
   特徴とする請求項１記載の二液性樹脂の混合吐出装置。
3. 【請求項３】 前記二つの棒状ロータは各々外周部に軸
   線方向に延在する縦溝を有し、前記二つの棒状ロータに
   於ける縦溝は当該二つの棒状ロータの何れの回転位相に
   於ても互いに重ならない周方向位置に設けられているこ
   とを特徴とする請求項２記載の二液性樹脂の混合吐出装
   置。
4. 【請求項４】 前記二つの棒状ロータは各々ストレート
   丸棒により構成され、微小間隔をおいて互いに並行して
   いることを特徴とする請求項１記載の二液性樹脂の混合
   吐出装置。