JPH08501576A - 一体構造のスキンフオームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 プラスチツク又は無機材料のような液体の骨格物質から一体構造のスキンフオームを製造する方法が開示される。液体の骨格物質がチヤンバーに導入され、音化学の工程が、少なくとも１つの、不活性の引火性のないガスと少量の炭化水素流体とを液体の骨格物質に溶かすために、もたらされる。前記の不活性の引火性のないガスだけが、エネルギーの供給によつて、骨格物質のあわ立てに役立つ。炭化水素流体は、一体構造のスキンフオームの普通密度の外側スキンの形成を促進する。本方法は、一体構造のスキンフオームの中に最適な密度と細穴分布を達成することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 一体構造のスキンフオームの製造方法 技術分野 本発明は、プラスチツク又は有機材料のような液体の骨格物質が、エネルギー の供給によつて放出される、少なくとも１つの、不活性の引火性のないガスによ つて、あわ立てられ、それによつて、不活性の引火性のないガスが、少量の液体 炭化水素と一緒に、液体の骨格物質に追加され、また、それによつて、液体の骨 格物質のあわ立てのためのエネルギーの供給の際に、不活性の引火性のないガス だけが働いて、液体炭化水素が、一体構造のスキンフオームの密度の高い外側ス キンの形成を促進するようにした、液体の骨格物質から一体構造のスキンフオー ムを製造する方法に関する。 背景技術 そのような形式の方法の１つが、ＤＥ−３２２６８１８−Ａ１から公知である 。この公知の方法においては、ガスの測定とガスの追加とのために、従来の装置 が使用される。機械コンテナー又はバイバスから採られた混合物のサンプルの濃 度の測定の後に、他の位置で行われるガスの追加が、この測定に基づいて制御さ れる。また、ガスの追加が、例えば、機械タンクの近所に設けられたミキサから の戻りの配管に平行なバイパスにおいても起こる。バイパスにおけるガスの追加 は、配管の中に導入された毛細管とベンチユリ管とによつてなされる。ガスの追 加の装填の制御は、手動又はコンピユーターを使用して行われることができる。 ベンチユーリの原理の適用 は、この公知の方法の制御を困難にする。その理由は、装填するガスの量が、液 体とガスとの間のインターフエース張力に大きく依存して、そこでは、高いイン ターフエース張力が、吸収されたガスの小さなあわを意味し、また、低いインタ ーフエース張力が、吸収されたガスの大きなあわを意味するからである。それに 加えて、ベンチユリの原理によつて作動する公知の方法は、エネルギー消費が高 い。その理由は、水ジエツト噴射の形式の結果として生じるガスの装填が、すべ て作用することができるように、ベンチユリ装置が設けられた配管中の流れは、 高速度を持たなければならないからである。最後に、公知の方法の場合には、発 泡剤、特に、液体炭化水素が比較的に多量に必要になるいう不利益がある。 もう１つの公知の方法は、例えば、機械的なあわ立てである。この場合は、発 泡剤、空気及びゲル化剤が、骨格物質として働くプラスチツクに供給されて、均 一な混合物が混合機によつて作られる。（エイ・エム・ウイツトフォス、合成物 質技術辞典、カール ハンセル ベルラーグミユンヘン ウイン、３巻、１４６ 頁、１９７８年を参照せよ。）その後、混合物は、型の中に注入される。続く加 熱操作において、混合物は、フオーム製品が製造されるように、膨張して固体化 する。ここでは、アゾ又はジアゾ組成物の形の発泡剤が常に加えられ、発泡剤は 、混合操作に続く加熱操作において、分解してガスを形成する時、窒素ガス又は 炭酸ガスを放出し、かくして、骨格物質のあわ立ち及びフオームの形成をもたら す。若干の発泡剤の場合には、発泡剤が室温でさえ分解するので、加熱工程は必 要でない。しかし、この場合でも、普通、加熱工程が、フオームを硬化するため に、後で行われる。 また、プラスチツクからフオームを製造する他の方法、例えば、所謂、直接工 程とも呼ばれるワンショツト工程、又は、２段階工程の方法がある。これらの方 法では、発泡剤又は液体の溶剤が、あわを立てるために、ブラスチツクに混合さ れる。発泡剤は、一定の温度で分解してガスを形成し、かくして、プラスチツク の中に空洞を形成することにより、プラスチツクをあわ立てる。揮発性の溶剤を 加えることによつてフオームを製造する場合は、揮発性の溶剤が、重合の際にプ ラスチツクに混合され、これによつて、溶剤で満たされた空間が作られて、溶剤 の蒸発の後に、空洞になる。 フオームは、例えば、ポリスチレン、ポリカーボネイト又はポリウレタンから 作られる。この場合、ポリウレタンのフオームの製造が、最大の技術的な重要性 を持ち、例えば、室内用の内張り、マツトレス又は包装材料に使用される。 多くの公知の方法には、例えば、ｎ−ペンタンのようなクロロフルオロカーボ ン（ＣＦＣ）のない発泡材料を空気と一緒に使用する際に、非常に高度に可燃性 の空気・ガス混合物が容易に作られるという不利益がある。これらの空気・ガス 混合物は、フオームの製造の時だけでなく、その後、残つた発泡剤がホームから 放出されるエージングの際にも、発達する。そのような形式の発泡剤を取り扱う フオーム製造会社は、それ故に、極めて高度の安全注意が必要である。このこと は、また、室内における後日のエージングに対して有効である。室内においては 、ガス濃度の可能な濃縮が、永久に検査されなければならず、また、部屋の一定 の換気によつて、規制されなければならない。これは、製造会社の内部の費用が 掛かる熟練した技術を必要とするだけでなく、大気の非常に大きな排出物負荷に もなる。 本出願人が提出した出願前公知でないＤＥ−４１１３５７８−Ａ１においては 、粘着性の液体にガスを装填する装置、特に、ポリウレタンの製造のためのポリ オールに、好ましくは二酸化炭素を装填する装置が記載されている。もし、二酸 化炭素だけが、フオームの生産の際に、プラスチツクのあわ立て用のガスとして 適用されるならば、尿素の形成という結果になることができる。その時、この尿 素は、フオームのぜい性を引き起こす。二酸化炭素又は他の類似のガスだけが適 用されるこの公知の装置によつては、一体構造のスキンフオームを製造すること はできない。 発明の開示 本発明の目的は、請求の範囲１の前文の方法において、液体の骨格物質へのガ ス装填の形式を改善すること、すなわち、液体炭化水素の適用に関してもまた、 制御を容易にし、エネルギーの消費を少なくすることである。 この問題は、請求の範囲１記載のステツプにより、本発明によつて解決される 。 本発明の方法においては、ガスの装填は、ベンチュリの原理に従つては行われ ない、すなわち、機械的な工程によつては行われないで、音化学の工程によつて 行われる。音化学、いわゆる、超音波の化学的な効果を取り扱う超音波化学のも とで、化学の一部が理解される。それによつて、液相においてのみ伝達可能な音 化学の反応の主要な効果は、高温度が、空洞の破壊の際に、その中に加えて、フ リーラジカルの形成のための分子解離（ソノライズ）に導くので、キヤビテーシ ヨン及び高温度化学の製品に対応ずる注目すべき製品 として、帰つて来ることが証明された。（ロンプ・ケミエ・レキシコン、ゼオル グ テイエメ ベルラーグ、スツテガルト、６巻、４８０２頁及び４８０３頁） 本発明の方法において利用される音化学工程の場合は、液体の骨格物質の中に含 まれる真空のバルブが、ガスを吸収する。それで、液体の骨格物質の中に分散さ れたガスは、超音波によつて、本当に、低い圧力、溶解圧力以下でさえ、液体に 溶かされる。音化学工程は、エネルギーとしては、きわめて安価であり、本発明 の方法を、先に指摘されたＤＥ−３２２６８１８−Ａ１による公知の方法よりも 制御を簡単にする。更に、シクロブタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、又 は、これらの混合物の適用は、前述のＤＥ−３２２６８１８−Ａ１の技術状態に おけるよりも液体炭化水素の使用を少なくすることを可能にする。 ＤＥ−ＯＳ−１９１７９６２から、音響圧力ポンプを使用することは、本当に 、実際に公知である。音響圧力ポンプにおいては、例えば、空気のように、液体 の中に混合されるべき媒体が、非常に小さいノズル、孔、又はふるいの網目をむ りやり通される。それによつて、液体の中に作られた細い糸の形状の空気又はガ スの流れが、続いて起こる圧縮波の効果によつて、個々の非常に小さい粒子に分 割又は切断される。しかし、ここでは、操作は音の操作であつて、超音波の操作 ではない。更に、液体の中に乱暴に混ぜられた空気又はガスのバブルが、その後 、ＤＥ−ＯＳ−１９１７９６２に記載された原理の助けによつて、微小な空気又 はガスのバブルに分割されることができる。しかし、これによつて、他方では、 液体の中を遊泳する大きい空気又はガスのバブルだけが、圧力衝撃によつて、ノ ズル、孔、又はふるい網目を通り、液体と一緒にポンプで送られ、 かくして、小さいバブルに分割される。公知の音響圧力ポンプは、音の範囲にお いてだけ活動できるので、純粋に機械的な効果だけが、ガス及び液体に働いて、 本発明の方法の場合のように、音化学的な効果に似たものはなにもない。本発明 の場合には、液体の骨格物質がチヤンバーの中に導入される。骨格物質は、液体 炭化水素と一緒に液体の骨格物質に挿入された、少なくとも１つの、不活性の引 火性のないガスによつてあわ立てられる。かくして、チヤンバーの中では、既に 仕上げられた混合物であり、これに、音化学の工程をもたらすために、これらの 超音波が作用する。ＤＥ−ＯＳ−１９１７９６２の方法とは反対に、混合物は、 常に、最初、液体、空気又はガスに別々に変化を受け、また、次に、微小なふる いの網目、ノズル、又は孔が、空気又はガスのバブルの機械的な縮小のために必 要である。 本発明の音化学の工程の作用のもとで、不活性の引火性のないガスと組み合わ せた液体炭化水素の適用によつて、スキンフオームが最良の密度分布を持つて生 産されることができる。本発明の方法の場合、本当に、可燃性の炭化水素が、完 全なスキンフオームに加えられる。しかし、ガスの燃えやすい展開が起きること ができないような少量（好ましくは、不活性のガス及び液体の骨格物質の量で１ パーセント以下）が加えられる。もろくなるのが避けられて、環境が危害を与え られない。 本発明の有利な構成が、従属請求の範囲の主題を形成する。 本発明の方法が、添付の図面を参照して以下に記述される。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の方法が実施される装置の略図の部分断面図で ある。 発明を実施するための最良の形態 図示された装置は、共振チヤンバー１０を持つ。共振チヤンバー１０は、対に なりクローバーの葉の形状をして互いに向かい合つて配置された４つのチヤンバ ー１２からなる。各チヤンバー１２は、窪んだ円弧状のどんぶりの形状をした後 側１２を持ち、共振チヤンバー１０の中央点に開らく。超音波発振器１４は、チ ヤンバー１２の各々の中に、取り扱われるべき液体の骨格物質が自由に回りを流 れることができるように、配置される。液体の骨格物質は、この場合、例えば、 ポリオールである。超音波発振器１４は、従来の水噴霧器として使用されるよう な、バリウム・レツド・チタネートから作られた膜板からなる。超音波発振器１ ４は、電極１８及び２０を通して、プロセスコンピユーターによつて制御された 周波数発信器に接続される。そのような周波数発振器は、超音波発振器１４の幾 何学的な形状がその振動周波数を決定し、また、周波数の変更が、実際に、超音 波発振器１４の交換によつてのみ達成されるという理由で、使用される。 共振チヤンバー１０は一定の寸法を持つ。この一定の寸法は、超音波発振器１ ４の可能な振動周波数の波長により決められ、また、一体のスキンフオームの希 望の生産高により決められる。 共振チヤンバー１０は、プレ・チヤンバー２２を通して、液体の骨格物質と、 不活性の引火性のないガスと、液体炭化水素、好ましくは、若干の炭化水素の共 沸混合物の希薄な混合物を供給される。プレ・チヤンバー２２は、供給パイプ２ ４から、液体の骨格物質を供給される。炭化水素の共沸混合物と、本発明の場合 には二酸化炭 素である、不活性の引火性のないガスとは、他の供給パイプ２６によつて供給さ れる。それに加えて、成分の各々、すなわち、炭化水素の共沸混合物と不活性の 引火性のないガスとのための供給配管を設けることができる。 プレ・チヤンバー２２において、供給された材料は、早く回転するキヤビテー シヨン要素２８によつて、液体の骨格物質と炭化水素の共沸混合物と不活性の引 火性のないガスとの極めて希薄な混合物に、変えられる。この混合は、超音波発 振器１４によつて、炭化水素の共沸混合物の最小の成分は勿論のこと、不活性の 引火性のないガスの最小のバブルが、液体の骨格物質の中に均一に分布され、そ れによつて、炭化水素と不活性の引火性のないガスとが、液体の骨格物質の中に 溶かされるように、さらに、改良される。 この混合物は、出口３２からフオーム型に注入される。エネルギーの供給の際 に、好ましくは、例えば、加熱の際に、液体の骨格物質に溶けていた不活性の引 火性のないガスが、再び、放出される。これは、ミネラルウオーター容器の口を 開けた時の二酸化炭素の分散に相当する。かくして、放出された不活性の引火性 のないガスが液体の骨格物質をあわ立て、フオームが生産される。追加的に加え られた炭化水素によつて、高密度のスキンの形式の表面が、一体構造のスキンフ オームのために達成される。そのような一体構造のスキンフオームは、滑らかな 密度の高い表面を持ち、自動車のハンドル又は自動車のダツシユボードに評価さ れる。 次のエイジング工程の際に、可燃性のガスは放出されない。そのために、特に 調査され換気されたエイジング室が省略される。 試験の結果、炭化水素は、シクロブタン、シクロヘキサン、シク ロペンタン、又は、これら物質の混合物からなることができることが分かつた。 また、二酸化炭素の代わりに、窒素、アルゴン、ヘリウム、又は、これらの共沸 混合物が、液体の骨格物質をあわ立てるために使用されることができる。骨格物 質それ自身は、プラスチスクの代わりに、有機材料からなることができる。それ に加えて、例えば、窓の断熱のための固いフオームを、記載された方法によつて 製造される固い外層を持つた一体構造のスキンフオームに替えることができる。 反応温度及び類似の他の値は、フオーム製造の場合のそれらの値と同じである 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＺ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ， ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． プラスチツク又は有機材料のような液体の骨格物質が、エネルギーの供 給によつて放出される、少なくとも１つの、不活性の引火性のないガスによつて あわ立てられ、それによつて、不活性の引火性のないガスが、少量の液体炭化水 素と一緒に、液体の骨格物質に追加され、また、それによつて、液体の骨格物質 のあわ立てのためのエネルギーの供給の際に、不活性の引火性のないガスだけが 働いて、液体炭化水素が、一体構造のスキンフオームの密度の高い外側のスキン の形成を促進するようにした液体の骨格物質から一体構造のスキンフオームを製 造する方法において、ガスを液体の骨格物質に溶かすために、液体の骨格物質が チヤンバーの中に入れられて、音化学の工程がもたらされること、液体炭化水素 の追加が、不活性ガスの引火性のないガスの容量で１パーセント以下であること 、及び、液体の骨格物質が、シクロブタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、 又は、これらの混合物からなることを特徴とした一体構造のスキンフオームの製 造方法。 ２． 液体炭化水素が、若干の炭化水素の共沸混合物である請求の範囲第１項 記載の製造方法。 ３． 不活性の引火性のないガスが、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ヘリウム 、又は、これらの共沸混合物である請求の範囲第１項又は第２項記載の製造方法 。 ４． 液体の骨格物質が、実質的にここ記載されたとおりのものである請求の 範囲第１項、第２項又は第３項記載の製造方法。