JPH11509146A - ポリマーフォームを製造するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 反応フォーム成分および低沸点発泡剤を合わせ、この発泡剤を液体状に維持するために十分な圧力をかけ、この混合物を、それを通って混合物が放出される透過性排出ヘッドに通し、そこで圧力が減じられ、泡が形成される、ポリマーフォームを製造するための装置および方法。排出ヘッドは、１つ以上のディフューザーエレメント（８０）を有し、このディフューザーエレメントは、このディフューザーエレメントを通る流れの方向を考慮したときに、このディフューザーエレメントの軸方向の厚み内に三次元的な流路の分割、分岐および合流を要する構造を有する。ディフューザーエレメント（８０）は、接着体または焼結体または焼結ワイヤのごとき焼結複合体からなる。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリマーフォームを製造するための装置および方法 本発明はポリマーフォームを製造するための装置および方法、特に、それに限 定するものではないが、低密度ポリマーフォームの連続製造のための装置および 方法に関する。 ポリマーフォームの製造は、従来は、発泡ポリマーの形成のために反応するい くつかの成分の混合を必要とした。典型的には、該成分は、ポリオール、イソシ アネート、１種の触媒または複数種類の触媒、界面活性剤および水を含む。これ らの成分を正確な割合にて共に混合すると、水がイソシアネートと反応して、ポ リマーの発泡のための二酸化炭素が生じる。 （可動底板を有し、かつ調整可能な相対向する側壁を有した）移動コンベヤ上 に該混合物の層を放出することにより、該混合物の成分を反応させ、連続的にポ リマーフォームを製造する。 より最近では、低密度フォームの連続製造は、該混合物がイソシアネート／水 反応からの二酸化炭素の生成によって発泡するよりも前に該混合物に補助発泡作 用を提供するために、加圧下、液体状にて、他の化学配合剤と混合される、比較 的不活性かつ低沸点の液体の使用を含むものであった。該混合物をコンベヤ上に 放出すると、気化した低沸点の液体が反応混合物を発泡させ、引き続いてその反 応混合物からの二酸化炭素の化学的生成による発泡によってポリマーフォームが 形成される。 適当な発泡／起泡剤には、種々のクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）が含まれ る。ＣＦＣは所要の不活性および比較的低い沸点を有するが、ＣＦＣはオゾン層 の破壊に関わると考えられているので、環境への配慮により、それらの使用は最 近ではひかえられている。ＣＦＣの適当な代替品は二酸化炭素であるが、二酸化 炭素はＣＦＣよりもはるかに低い温度で気化し、実際に液体として存在するため には加圧されなければならないので、該装置および方法全体が比較的高い圧力に 維持されてきた。 しかしながら、二酸化炭素の気化が制御された条件の下で起こらなければ、そ のいくらかは失われる可能性があり、フォームの発泡効率が低下し、不均一なセ ル構造および気孔または「ピンホール」を有する低品質フォームが製造される恐 れがある。 ＥＰ−Ａ−０６４５２２６に記載されている装置は、混合物を細長い圧力降下 ゾーンを通して放出することにより発泡を開始させ、気泡キャビテイに沿って、 流出口を通じて起泡混合物を流し、続いて該気泡混合物を基材上へ放出すること により、制御された条件下で該反応混合物を放出しようと試みる。 公開されたＷＯ９６／００６４４では、５００／秒を超える剪断速度で多数の 個々の流れへ発泡性反応混合物を発泡させることを提案している。このことは、 ０．０２５ないし０．３ｍｍのスクリーンサイズを有する１以上の分離された細 目メッシュスクリーンに反応混合物を通すことによって達成されることを狙った ものである。ＷＯ９６／００６４４に示された「スクリーン」は、開孔ディスク またはネットからなり、したがって、それを通る単純で直線的な流路を有する。 ＷＯ９６／００６４４において例として示されている種々の具体例は全て、明確 な空間を間に持つように各々のスペーサーによって軸上に離れて保持されている 、複数の細目メッシュスクリーンを使用する。これは、これらのスクリーンを横 切る個々の圧力降下のために、いく分かの発泡がスクリーン間の空間で起こると いう実際上非常に望ましくないことが起こり得るという不利な点を持つようであ る。 ＷＯ９６／００６４４において開示され、かつ特許請求されている方法で使用 される「反応性混合物」は、少なくとも２種の反応性成分および発泡剤としての 二酸化炭素を用いて、加圧下で少なくとも１種の反応性成分を二酸化炭素と混合 し、それによって液体二酸化炭素を含有する混合物を生成し、次いで、得られた 混合物を他の反応性成分と混合して発泡性反応混合物を形成させることにより得 られる。後者の混合工程は、典型的には、各々、静止ミキサーおよび回転混合ヘ ッドで行われる。 スクリーン孔を通る混合物の流れは本質的に一方向性、すなわち、スクリーン 面に対して垂直であるために、該スクリーン孔自身の中では実質的な混合は起こ らないので、後者のシステムは、細目メッシュスクリーンの上流側に十分に混合 された「反応性混合物」を持つことに頼っている。 本発明の第一の目的は、かなり制御された圧力降下を供し、それによって改良 されたセル構造を有する均一な高品質フォームの製造を可能にする、ポリマーフ ォームを製造するための装置および方法を提供することである。 本発明の第一の態様によると、反応フォーム成分および低沸点起泡剤を合わせ 、該起泡剤を液体状に維持するために十分な圧力をかけ、該混合物がそれを通っ て排出される透過性排出ヘッドを通り、そこで圧力が減じられて、泡が生じるポ リマーフォーム製造装置において、上記排出ヘッドが少なくとも１つのディフュ ーザーエレメントを有し、このディフューザーエレメントが、このディフューザ ーエレメントを通る流れの方向を考慮したときに、該ディフューザーエレメント の軸方向の厚さ内に三次元的な流路の分割、分岐および合流を要する構造を有す ることを特徴とする装置が提供される。 かかるディフューザーエレメントを通して混合物を放出することによって、該 混合物はそれを通る間に混合および／または拡散を受け、得られたフォームは本 質的に非常に均一であり、高品質であり、かつ気孔またはピンホールのごとき不 規則性を比較的持たないことが判明した。 有利には、上記ディフューザーエレメントは、液体および／またはガス透過性 拡散材を含む。 好ましくは、上記ディフューザーエレメントは、接着体または焼結体または焼 結複合体からなる。この接着体または焼結体は、好ましくは、ステンレス鋼のご とき金属であるが、別法として、プラスチックおよびセラミックのごとき他の接 着可能なまたは焼結可能な物質、あるいはカーボン、シリカ、アルミナおよびガ ラスのごとき他の粒子物質を含んでもよい。球形粒子から形成された焼結体は十 分に機能するが、焼結体の所与のグレードに対する粒子サイズのばらつきは、起 泡剤の気化における所望の制御を得ることが困難であるようなものとなるかも知 れない。しかしながら、焼結または接着ワイヤの寸法および耐性は、焼結球形粒 子のそれより優れており、かくして、焼結ワイヤがディフューザーエレメントと して使用するために特に良好であることが判明した。焼結ワイヤメッシュは、典 型的には、メッシュの接触点が焼結工程中に一緒に溶着されるように、２層以上 のワイヤメッシュを圧延および焼結することによって、シート状に成形される。 「接着」体は、個々の粒子またはストランドが、接触点で、溶融剤、接着剤ま たは他の結合剤によって共に結合されたものである。 ディフューザーエレメントの前におけるＣＯ₂を伴う反応混合物の圧力は、該 混合物の平衡圧よりも高くなければならない。例えば、平衡圧が８ないし１５バ ールの間であるならば、本発明者らは、約２０の平均ミクロン等級（average mi cron rating）を有し、かつ１６バールないし３０バールの焼結前の反応混合物 の圧力を有する焼結体の使用により、均一な泡およびそれに続く許容される品質 のフォームを生じることを見出した。 ２０℃で４００−６００ｃｐｓ(centipoises/sec)のおよその粘度を持つ、混 合された反応体およびＣＯ₂について１４ｋｇ／分の流速を用いた１つの実験に おいて、２０の平均ミクロン範囲、３０ｍｍの直径および１．３２ｍｍの厚さを 有する焼結体は、均一な泡および許容される品質のフォームを生じる。 実際には、典型的な従来の焼結体のポアサイズ（pore size）は、非常に広範 囲にばらついている。例えば、２０ミクロンの平均ポアサイズの或る焼結体にお いては、ポアサイズの範囲は、７．５ないし８５ミクロンの間であるとの記述が ある。より大きいポアサイズは、フォームにおける欠陥を生じさせる可能性があ り、より小さいポアサイズは焼結エレメントを結まらせる可能性がある。本目的 のためには、焼結体は、大部分の孔のポアサイズのばらつきが、好ましくは、平 均ポアサイズの−３０％ないし＋５０％の間となるよう構成されるべきである。 混合反応物およびＣＯ₂について１４ｋｇ／分の流速を用い、かつ２０℃で４ ００−６００ｃｐｓのおよその粘度を用い、かつ１００の平均ミクロン等級、１ ５ｍｍの直径および１．５ｍｍの厚さを持った焼結体を用いた、さらなる実験に おいては、得られたフォームは多数の穴を含んでいたので、許容される品質では なかった。 かくして、本発明の好ましい発泡装置は、それを通じてフォームの成分が放出 される透過性ディフューザーエレメントの形態の減圧素子を含む放出ヘッドを有 する。この透過性ディフューザーエレメントは、金属、セラミック、プラスチッ クまたは他の物質の粒子のいずれかからなる溶着、接着または焼結エレメントの 部品を含む、あるいは多数のメッシュの溶融物を含むか、または単に透過性支持 板の間に収容されたばらの粒子物質の塊を含む。 かかる例の全ては、（ＷＯ９６／００６４４のスクリーンメッシュの場合にあ るように）ディフューザーを通る単純な個々の「直通」路はなく、むしろ該ディ フューザーエレメントの厚み内で流路の分割、分岐および合流が生じるという共 通の特性を有する。結果として、反応性成分または混合物は、「直通」路をとる ことができず、多様な流路に分かれ、それにより構成成分は、それらが該ディフ ューザーエレメントを通過している間に混合され、または既に予備混合されてい る場合はさらなる混合を受け、得られたフォームは、気孔またはピンホールのご とき不規則性が比較的ない高品質のセル構造を有する。 本発明のディフューザーエレメントのこの独特の特性を考えるためのもう一つ の方法は、ＷＯ９６／００６４４の場合のような有孔ディスクまたはスクリーン メッシュを用いる構成の場合における一次元（ｘ）のみに比して、ディフューザ ーエレメントを通る流れが三次元（ｘ、ｙおよびｚ）的になる可能性が存在する ということである。好ましい焼結体によって例示されるごとき、該ディフューザ ーエレメントを通るこの三次元の流れは、該焼結体中で成分の混合を生じさせる 。これは、ポリオールをＣＯ₂と混合するための従来の静止ミキサー、および該 発泡ヘッドを通じての放出に先立って、ポリオール／ＣＯ₂ブレンドを他の反応 体と合わせて混合するのに通常用いられる第二のミキサーを用いるさらなる混合 を減じるかまたは回避することさえできる能力が獲得されるという驚くべき結果 を提供する。 本発明者らの驚くべき発見は、該ディフューザーエレメントが、反応体および ＣＯ₂のためのミキサーとして機能し、必要とされる機械的（回転）混合の量を 減じると同時に、液体ＣＯ₂の気体ＣＯ₂への激しい爆発のない状態変化を制御し て、均一な泡を生じる手段としても機能するということである。 構成反応性成分およびＣＯ₂は、所望により予備混合されてもよいけれども、 本発明の発泡装置によれば、該放出ヘッドの該ディフューザーエレメントへ共に 送られる前に、特に設けられたミキサー中で、それらが予備混合される必要性を なくすることができる。さらに本発明のシステムは、該反応性成分を該ディフュ ーザーエレメントの上流または該ディフューザーエレメントにて、単にＣＯ₂と 合わせることを許容する。 全ての場合において、該ディフューザーエレメントの下流側で起こる最終的な 大気圧状態への減圧に至るまでの工程の全体を通じて、ＣＯ₂は液相で維持され ることが必要不可欠であり、そうでなければ、穴を有した低品質のフォームが生 成される。 かくして、放出ヘッドに本発明のディフューザーエレメントを使用することの さらなる利点は、該ディフューザーエレメントを通って混合物が進む際、少なく ともいくらかの混合および／または拡散が起こるので、該放出ヘッドへ供給され る前に必要とされる成分の混合はずっと少なくてよいということである。従来の 技術においては、成分が均質に混合されていることを保証するためには、該成分 が、数百ないし数千ｒｐｍまでの速度で作動するロータリーミキサー中で共に混 合されるのが通常である。本発明によるディフューザーエレメントを通じた混合 物の放出により、該成分については、４０ｒｐｍより低い速度でロータリーミキ サーを作動させて発泡ポリマーを製造すれば、溶液から発生して製品欠陥を引き 起こす溶解ガスによる潜在的な問題を回避することが可能となった。実際に、上 述のとおり、所望により、ロータリーミキサーを完全に取り除くことも可能であ る場合もあることが判明した。 本発明のディフューザーエレメントは、広範な種類の形のいずれであってもよ い。例えば、１つの具体例においては、ディフューザーエレメントは円形である 。もう１つの具体例においては、ディフューザーエレメントは、、横方向へ延ば され、かつ移動基材またはキャリアと交差するように配置されて、発泡混合物が 基材の幅にわたって一様に放出されるようにされる。ディフューザーエレメント は、所定位置で固定されてもよい。他の具体例においては、制御された速度で、 基材の幅にわたって横送りされるように配置されてもよい。 有利には、起泡剤は二酸化炭素を含む。 本発明の第二の態様によると、ポリマーフォームの製造方法は、上記ディフュ ーザーエレメントが、可変サイズの有効面積を有する。 好ましくは、ディフューザーエレメントは、接着体または焼結体または焼結複 合体からなる。 好ましくは、発泡剤は、容易に入手でき、安価かつ比較的無害な二酸化炭素を 含む。 減圧装置を通る混合された反応体（ＣＯ₂を伴う）の流れのためのディフュー ザーエレメントによって形成された流路の小さなサイズは、本システム中の圧力 を平衡圧よりも高く維持することを助ける。 これらの小さな流路に伴う問題の一つは、もし目詰まりが起これば、製造され たフォームが劣悪な品質である可能性があり、または最終的にはその目詰まりが 工程を停止させるということである。 本発明の第二の目的は、発泡工程におけるこれらの目詰まりの影響を減じるこ とである。 第三の目的は、発泡を継続している間に、ディフューザーエレメントを洗浄す るおよび／もしくは交換することを可能にする、ならびに／または泡／フォーム 製造の中断を要することなく、ディフューザーエレメントの逆流洗浄を可能にす るシステムを提供することである。 第二の目的に適合させるために、ＣＯ₂と合わせた反応体の減圧のためのディ フューザーエレメント形態の素子、および起泡を制御し、該減圧素子を稼動休止 時の間のより長い時間使用することを可能にする手段を有するポリマーフォーム の製造装置が提供される。 いくつかの具体例において、該装置は、ディフューザーエレメントの逆流洗浄 を生じさせる手段を含む。 １つの具体例において、後者の手段は、放出物質自身が逆流洗浄を供すること を可能にするため、ディフューザーエレメントを１８０°にわたって選択的に変 位することを可能にする。 他の具体例は、発泡中に背圧が選択的に調整されることを可能とする手段を含 み得る。 後者の手段は、例えば、ディフューザー材の圧縮レベルを調整するために、そ の相対的間隔を調節し得る１対の支持プレート間にディフューザー材を収容する ことによって達成することができる。 なお、さらなる具体例は、発泡継続中に、ディフューザーエレメントの洗浄を 可能にする手段を含む。 後者の手段は、例えば、少なくとも２つのディフューザーエレメントを並列に 配置し、このディフューザーエレメントへの反応性成分の流れを可変流入路によ って選択的に制御可能とすることにより達成され得る。 上述のとおり、ディフューザーエレメントは、好ましくは、焼結体、好ましく はステンレス鋼のごとき金属からなる。しかしながら、ディフューザーエレメン トは、間隔を設けた２つの支持またはドレンプレートの間に粒子物質またはスチ ールウールのごとき圧縮可能な繊維物質を収容することによっても形成すること ができる。 添付図面を参照して、例示のみのため、本発明を以下さらに説明する。添付図 面において、 図１は、本発明による、ポリマーフォームを製造するための装置および方法の 一実施形態の模式図であり、 図２は、本発明による、ポリマーフォームを製造するための装置の第一の実施 形態の斜視図であり、 図３は、図１の装置の放出ヘッドの拡大分解斜視図であり、 図４は、図１の装置で使用することができる、別の放出ヘッドの斜視図であり 、 図５は、面積調整が可能な拡散ノズルの一つの可能な具体例を貫く模式的縦断 面図であり、 図６および図７は、面積調整が可能な拡散のノズルの第二の可能な具体例の模 式的側面図および正面図であり、 図８ないし図１０は、本発明による、即変換式発泡デバイス（quick-change f orming device）の第一の具体例の側面断面図、上面図および端面図であり、 図１１ないし図１３は、本発明による、速変式発泡デバイスの第二の具体例の 側面断面図、上面図および端面図であり、 図１４および図１５は、本発明による、自己洗浄発泡デバイスの側面断面図お よび平面図であり、 図１６は、本発明による、自己洗浄発泡装置のもう一つの具体例の側面断面図 であり、 図１７は、異なる構成のディフューザー手段を用いるさらなる具体例の断面図 であり、 図１８は、本発明で使用できる分岐および合流流路を模式的に示す。 まず、図１を参照して、本装置はポリオールまたはポリオールブレンドを保持 するための第一のタンク１０、液体二酸化炭素を貯留するためのシリンダー１２ 、ＴＤＩ（イソシアネート）を保持するための第二のタンク１４およびスズ触媒 を保持するための第三のタンク１６を含む。また、ＣＯ₂蒸気圧が有利には低温 、例えば−５°ないし−１５℃で一定に維持されるように、好ましくは、大量の ＣＯ₂供給は一定温度で貯蔵される。タンク１０からのポリオールは、ポンプ２ ０を通じてインジェクターブロック２１に供給され、そこでそれはインジェクタ ー２２を通じて注入される液体二酸化炭素と出会う。液体二酸化炭素は、圧力調 節器２４、冷却ユニット２６、供給ポンプ２８、逆止弁２９およびインジェクタ ー２２を通って供給される。次いで、ポリオールおよびＣＯ₂は、従来の静止ミ キサー２３、例えば螺旋ミキサーへ供給される。混合されたポリオールおよび液 体二酸化炭素は、圧力調節弁３２を通じてロータリーミキサー３４に供給され、 そこでポリオールおよび二酸化炭素が、各々ポンプ３５、３７によってタンク１ ４および１６から供給されるイソシアネートおよびスズ触媒と混合される。従来 技術に比して、ロータリミキサー３４は、比較的低い回転速度、例えば３６ｒｐ ｍで作動させることができる。 得られた混合物は、依然として加圧下で、図１では概略的にのみ示されている 放出ヘッド３８の形態の発泡システムへと供給される。 ポリオールブレンドは、ポリオール、水およびアミンを含むことができる。泡 の安定化のためには、インジェクターブロック２１の前かまたは直後かのいずれ かで、ポリオール中へシリコーン触媒を注入するのが有利であると判明した。 ＣＯ₂は、ポリオールまたはポリオールブレンド流のいずれかと混合すること ができる。ポリオールブレンド流は、ポリオールおよび水およびアミンを含むこ とができる。泡の安定のためには、図１のインジェクションブロック２１の前か または直後かのいずれかで、シリコーン触媒をポリオールまたはポリオールブレ ンド中へ注入することが有利であると判明した。 また、液体ＣＯ₂流は、ディフューザーエレメントの前に（Ｔ．Ｄ．Ｉを含有 する）混合反応体流中へ注入できることも判明した。 放出ヘッド３８は図３により詳細に示されており、それは外部にネジを切った 管状ヘッド４２に固定された供給パイプ４０を含む。内部にネジを切った管状保 持キャップ４４は、ネジ込みヘッド４２で螺合でき、焼結ワイヤのごとき発散材 のディスク４６を保持するようになっている。使用時には、ヘッド４２の端面と 焼結ディスク４６の裏面の周囲との間にシール４８を差し挟み、さらに使用にお いては、焼結ディスクの前面の周囲とＯ−リング４７およびキャップ４４の先端 部における内向き周縁フランジ５１との間にさらなるシール５０を差し挟む。シ ール４８および５０の目的は、加圧された混合物が焼結ワイヤディスクの周辺を 通過することを防止し、かつ焼結ワイヤを通る流れの面積を規定することである 。 放出ヘッド３８は、略言すれば、下方の無端状水平コンベヤ５４および２枚の 垂直な側壁５６、５８を有する一般的に従来のフォームコンベヤ装置５２内へ混 合物を放出するようにされている。各々の側壁コンベヤは、各々垂直な貯蔵ロー ル６０から引き出され、駆動される垂直巻き取りローラー６２によって、垂直末 端アイドルローラー６３を越えて逆戻りするプラスチックシートを有する。巻き 取りローラー６２の動作はコンベヤベルト５４の駆動と同期しており、したがっ てコンベヤベルト５４および２枚の側壁コンベヤ５６、５８はほぼ同じ速度で動 く。コンベヤ５２の一方端には、コンベヤベルト５４の一方端の直上の位置まで 延在する下方平面状傾斜部分６０′、および該下方傾斜部分６０′と連続し、か つ第一の傾斜部分６０′よりも小さな角度で水平に対して傾斜した上方平面状傾 斜部分６０″を有する固定壁６０が設けられている。放出ヘッド３８は、コンベ ヤベルト５４、２枚の側壁コンベヤ５６、５８、および固定壁６０によって規定 された発泡空間中に向けて、上方傾斜部分６０″上へ混合物を放出する。 実際には、この具体例において、液体二酸化炭素、ポリオールブレンド、イソ シアネートおよびスズ触媒は、静止ミキサー２２およびロータリーミキサー３４ により一緒に混合され、加圧下で供給パイプ４０を介して放出ヘッド３８に供給 される。他の化学反応体と混合する場合には、該混合物を放出ヘッド３８へ供給 する際に、二酸化炭素を液体状に維持するために十分な加圧下、すなわち、必ず しも必要ではないが、典型的は、１０バールを超える圧力下にその混合物を維持 することを銘記することが重要である。実際には、焼結に先立つ圧力は、１４バ ールよりも高く、好ましくは１８バールよりも高くすべきことが判明した。さら なる驚くべき結果は、焼結に先立つ２０バールないし３５バールまでの間の圧力 は、セル構造に対していずれの主要な有害作用も持たず、実際には、プラスの効 果を持つかも知れないということである。次いで、該混合物を有孔焼結ワイヤデ ィスク４６を通じて放出し、二酸化炭素を気化させて混合物を発泡させる。次い で、該起泡混合物は、イソシアネートと水の間の反応から二酸化炭素を生じるこ とによってさらに発泡し、コンベヤ５２によって連続成形ブロックの形態で、該 放出ヘッドの領域から取り出される。 放出ヘッドのもう一つの構成は図４に示されており、ここにヘッド６４は、横 方向に細長く、使用においては、コンベヤ５２の作動方向に対して交差するよう に位置させられる。該放出ヘッド６４は、断面が矩形であり、前記したごとき焼 結ワイヤのごとき発散体の矩形のストリップ６８が放出ヘッドの側壁の一部をな している。このように、混合物は、焼結体を通してコンベヤ５２の全幅にわたっ てより一様に放出され得る。 本発明は前記の具体例の詳細に限定されない。例えば、該ディフューザーエレ メントを横切っての圧力降下は、該エレメントの寸法、形状、ポアサイズ（pore size）および厚さ、ならびに／もしくは該発散体を通る混合物の速度のいずれか または全てを調整することにより調節できる。 いくつかの場合において、発散体に硬質の基材を提供するための支持構造を含 ませる必要があり得る。 典型的な場合において、該発散体の厚さは１−３ｍｍの範囲内であり、とりわ け発散体のポアサイズに依存する。他の種のフォーム、例えば、充填剤または粘 性物質を含むものは、発散体のより大きなポアサイズおよび大きな厚さを必要と し得る。実際には、使用されるポアサイズおよび発散体の上流で生じた背圧は、 得られるフォームの最終的なセル構造に影響を及ぼす。 化学的に形成されるかまたは不注意に本システムの流入口に混入した異質の粒 子であるかのいずれかの物質の大きな粒子が、発散体に到達して目詰まりを起こ させることを防止するために、発散体の上流のシステムのどこかに濾材を設ける ことが有利であり得る。 いくつかの具体例において、従来のドクターローラー（doctor roller）およ び調節可能な浮動板（pressure plate）を、フォーム製品の上部表面を制御する ために、放出ヘッドの下流に組込むことが有利であり得る。 前記のシステムは、低密度フォームの形成に関連して記載されたが、このシス テムは、標準のフォームおよびより高密度のフォームの製造にも適用できること を強調しておく。 さて、図５、図６および図７に転じると、これらの図には、調節可能な面積を 有する、本発明で使用するためのディフューザーエレメントノズルの２つの可能 な例が示されている。かかる装置は、手動でまたは動力（power）で駆動でき、 所望により、１つ以上の動作特性またはパラメーターに応答する自動検知装置に より制御され得る。 まず図５を参照し、示される具体例は、前記した焼結ワイヤのごとき発散材か ら作成される円筒ディフューザーエレメント８０を有する。 該円筒ディフューザーエレメント８０は、ボルト８４によってエレメント８０ の軸端にクランプされた２枚の支持プレート８２ａ、８２ｂの間に保持されてい る。反応体混合物は、円筒ディフューザーエレメント８０の内部に横穴９０を介 して連絡する中心孔８８を有する細長い供給パイプ８６を通じて供給される。該 供給パイプは、円筒ディフューザーエレメント内にスライドするように嵌め込ま れており、環状のＯ−リング９４によってその中に封入されている、フランジ付 き端部９２を有する。シール９４によって、ディフューザエレメント内のフラン ジヘッド９２の図５における右側の領域に、混合物が規制される。かくして、供 給パイプおよび円筒ディフューザーエレメント８０の軸方向に沿う相対変位によ って、ディフューザーエレメントの有効動作面積をそれに応じて増加または減少 させることができる。 図６および図７を参照して、可変面積ディフューザーエレメントの第二の具体 例は、固定されたハウジング１０８中の２つの圧縮ガスケット１０４、１０６の 間に装着される、焼結ワイヤのごとき、発散材の円盤１０２を含む。第一のガス ケット１０４は、ディスク１０２と同一の直径を有するが、ハウジング１０８中 に規定された円錘台形状の流入口（frusto-conical inlet）１１２と連合した偏 心円形孔１１０を含む。第二のガスケット１０６は環状であって、保持リング１ １４およびネジ１１６によってディスク１０２の外周縁に対して圧縮されている 。第二のハウジング部品１１８は、ハウジング１０８に対して、中心軸Ｘのまわ りに回転できるように取り付けられている。これは、固定ネジ１２０、およびハ ウジング部品１１８のフランジ１２４に対して係合するバネ付きの第二の保持リ ング１２２によって、該部分１１８をハウジング１０８と結合させることによっ て達成され、２つの係合面の少なくとも一方にはテフロン（登録商標）コーティ ングが施されている。この例では、ハウジング部品１１８を回転させるためにハ ンドル１２８が設けられている。 図６に最もよく示されているように、回転可能なハウジング部品１１８は、そ の一方側の軸上に流出口１３０を持ち、それはその他方側で偏心孔１３２と連通 している。発散ディスク１０２上に面するハウジング部品１１８の表面には、ハ ンドル１２８によってハウジング１０８に対して該部品１１８を回転させるとき に発散ディスク１０２上における部品１１８のスライドを可能にするために、テ フロンコーティング１３４が施されている。 図７から明らかなように、該ハウジング部品１１８は、流出口１３２が流入路 １１２と完全に合わさる（図７の点線の輪Ａで示した）位置と、ある程度規定さ れた最小限の重なりに相当し、流出口１３２が流入路１１２から外れた（図７の 点線の輪Ｂで示した）位置との間を選択的に移動させることができる。このよう に、流入路と流出路の重なりの範囲は、最大値から最小値までの間で該ディフュ ーザーの有効面積を変更するように選択することができる。 さて、図８ないし図１７を参照する。これらの図においては、同一および類似 の構成部品には同じ番号を付与している。 図８ないし図１１は、複数の減圧（ディフューザーエレメント）素子（Ｃ₁お よびＣ₂）を有する装置を示している。この具体例における目的は、もしも一つ のディフューザーエレメントが詰まっても、プロセスを中断させることなくもう 一つのエレメントへの交換を可能にすることである。 詰まったディフューザーエレメントは、洗浄のために取り外してもよいし、あ るいは、「その場所」で適当な媒体による逆流によって洗浄してもよい。その洗 浄されたエレメントは、その後、そのときに使われている発泡素子が詰まった場 合における製造プロセス中でのさらなる交換のために使用可能とされる。この手 段により、発泡プロセスの持続は減圧素子（ディフューザーエレメント）の寿命 に制限されない。 反応性化学物質は、接続点（Ａ）にて装置内に入り、中空のピストン１１０に 沿って、ノズル１３中に装着された発泡素子１３０から、たとえば図３の４６で 示されたタイプの第一の減圧素子（Ｃ₁）まで通過する。ピストン１１０は、弁 １１４の本体１１２にスライド可能に装着されており、かつ、動力付リニアアク チュエータ１１６によって弁体１１２連結されている。弁１１４は、好ましくは 、ピストン１１０の延長部に締め付けられたブラケット（図示せず）によって発 泡機に取り付けられる。これは、弁１１４の本体１１２がピストン１１０に対し て軸上を移動して、第二の減圧素子（ディフューザーエレメント）（Ｃ₂）を発 泡機に対応して原素子（Ｃ₁）と正確に同じ位置に持っていくという利点を持つ 。 減圧素子（Ｃ₁およびＣ₂）を洗浄のために取り外し可能なように装置を構成す べき場合には、それらは、ネジ１２４によってノズルクランプ１２２中の位置に 保持されている取り外し可能なブロック１２０内に配置することができる。 図１１ないし図１３は、図８ないし図１０に記載した装置の原理の変形を示す 。図１１ないし図１３の装置では、化学物質は３方転換ボール弁(3-way diverte r ball valve)１３２に入り、２つの交互減圧素子（ディフューザーエレメント ）（Ｃ₁およびＣ₂）が弁の流出口に取り付けられている。化学物質は、接続点（ Ａ）で装置に入り、弁１３２のボール１３４へと入る。２つの減圧素子（Ｃ₁お よびＣ₂）がそれぞれ装着されている、個々に着脱可能なブロック（Ｆ）１３６ ａ、１３６ｂは、ネジ１４０によって弁１３２の本体１３８にクランプされてい る。弁のボール１３４の向きに応じて、素子（Ｃ₁およびＣ₂）のいずれかが製造 に供され、他方は、洗浄のために取り外されてもよい。該弁のボール１３４は、 ロータリアクチュエータ１４２によって９０°の回転にわたって作動される。 図１４および図１５は、超高圧ボール弁のボール１５０の通路内に装着された 単一の減圧（ディフューザーエレメント）素子（Ｃ）を持つ装置を示している。 この装置の目的は、減圧素子（Ｃ）を、作動中に１８０°回転させて化学物質の 流れを逆転させ、生成化学物質による逆流によって自己洗浄効果を供することで ある。 この装置は、ただ一つの減圧素子（Ｃ）を用いて、連続的なフォームの製造を 可能とし、かつ、連続的洗浄手段を提供する。化学物質は接続点（Ａ）にて該装 置に入り、ボール１５０および減圧素子（Ｃ）を通って流出口まで通過する。こ のボールは、その従前の放出側が流入側になるように、回転アクチュエータ１５ ２によって１８０°の角度にわたって、弁体１６６中で作動される。 参照番号１５４は締め付けナットを示し、１５６はボール台座を示し、１５８ は弁キャビテイ充填剤を示す。 図１６は、減圧素子（Ｃ）を収納するためにボール弁の代わりにテーパーもし くは円筒状のプラグタイプ弁１６２が用いられた、図１４および図１５の原理の もう一つの具体例を示す。図１６の装置の記載は、ボールがプラグ１６０で置換 される以外は、図７および図８のそれと同様である。 図１７は、使用することのできるもう一つの装置を示している。この装置は、 減圧ホルダー１７６の末端に嵌合されたノズルホルダーキャップ１７４の内部に 装着された２つの支持または排出プレート１７０、１７２からなる。この２つの 支持プレート１７０、１７２の間の空間には、圧縮可能な繊維またはスチールウ ール１７８が充填されている。プレート１７０、１７２は、余り大きな圧力降下 を引き起こすことなくそれらを通る反応体の流れを許容する流路を持っている。 背圧は、繊維１７８の圧縮によって維持される。この構成により、部分的な目詰 まりのために背圧が増加するのに従って、減圧ホルダーのネジをわずかにゆるま せることができ、それにより背圧を減じることができる。 ホルダーキャップ１７４には、底部において排出プレート１７０が嵌合される 。排出プレート１７０の上面に、減圧材１７８が配置される。頂部側排出プレー ト１７２は、減圧材１７８の上に配置される。次いで、ホルダーキャップ１７４ は、反応体運搬チューブ１７６にねじ込まれる。減圧材の量、およびホルダーカ ップ １７４を反応体チューブ１７６にねじ込むことによって達成される圧縮の程度が 、その流れの背圧を決定する。 また、粉末を支持プレート１７０、１７２の間の空間を充填するために用いる こともできる。また、図１７の減圧ユニットは、図８ないし図１６に示された装 置にも使用できる。 最後に図１８を参照すると、反応体混合物の流入経路Ａがディフューザーエレ メント２００の材質の個々の粒子またはストランド（strands）２０２の周辺で 分岐および合流する様子が図解されている。示されるごとく、このディフューザ ーエレメントは、３つの層Ｌ１、Ｌ２およびＬ３を有しているいにすぎない。図 １８にはそれらを分離して表しているが、実際には、もちろん、個々の粒子また はストランド２０２は、例えば、溶着によって、結合点で結合されることになる 。また、図１８は、一平面における流路の分岐および合流を２次元で示している に過ぎないということが強調されるべきであろう。実際には、さらなる分岐およ び合流が、図１８の平面の上および下でも起こり、すなわち、分岐および合流は ３次元で起こることになる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９６１１００４．４ (32)優先日 1996年５月24日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 バックレー，ジェフリー イギリス，オールダム オー・エル・２ ８・エイチ・ゼット，シャウ，グレインズ ロード，イングルノック（番地なし) (72)発明者 ブラックウェル，ジョン，ジェイムズ イギリス，チェシャー エス・ケー・12 １・エス・エヌ，ポイントン，カピス ロ ード 76番地 (72)発明者 ブラックウェル，スティーブン，ウィリア ム イギリス，チェシャー エス・ケー・10 ５・ジェイ・エス，マックレスフィール ド，タイセリントン レーン，ソーンバン ク （番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．反応フォーム成分および低沸点起泡剤を合わせ、該起泡剤を液体状に維持す るために十分な圧力をかけ、該混合物がそれを通って排出される透過性排出ヘッ ドを通り、そこで圧力が減じられて、泡が生じるポリマーフォーム製造装置にお いて、上記排出ヘッドが少なくとも１つのディフューザーエレメント（４６）を 有し、このディフューザーエレメントが、このディフューザーエレメントを通る 流れの方向を考慮したときに、該ディフューザーエレメントの軸方向の厚さ内に 三次元的な流路の分割、分岐および合流を要する構造を有することを特徴とする 装置。 ２．上記少なくとも１つのディフューザーエレメント（４６）が、接着体または 焼結体または焼結複合体からなる請求項１記載の装置。 ３．上記少なくとも１つのディフューザーエレメント（４６）が、焼結ワイヤか らなる請求項２記載の装置。 ４．上記少なくとも１つのディフューザーエレメント（４６）が、透過性支持プ レート間に収容され、ばらの粒子物質の塊、または圧縮性繊維物質を含む請求項 １記載の装置。 ５．上記ディフューザーエレメントまたは各々のディフューザーエレメントの逆 流洗浄を可能とする手段をさらに含む請求項１ないし４いずれかに記載の装置。 ６．上記逆流洗浄可能化手段が、放出物質自身が逆流洗浄に供することを可能に するために、上記少なくとも１つのディフューザーエレメントを１８０°にわた って選択的に変位させることができるようにされている請求項５記載の装置。 ７．上記ディフューザーエレメントが回転弁の回転部材（１５０）に保持され、 上記弁を通る流路に対して上記ディフューザーエレメントを反転させるために、 上記部材（１５０）がロータリアクチュエータ（１５２）により選択的に回転可 能である請求項６記載の装置。 ８．上記ディフューザーエレメントを整備のための稼動休止時の間のより長時間 使用することを可能にするように、起泡を制御する起泡制御手段を含む請求項１ ないし７のいずれかに記載の装置。 ９．上記起泡制御手段が、上記ディフューザーエレメントにおける背圧を発泡中 に選択的に調節できるようにされている請求項８記載の装置。 １０．上記背圧調節装置が、その相対間隔が発散材の圧縮レベルの調節ができる よう調節可能である一対の支持プレート（１７０、１７２）の間に発散材（１７ ８）を収容することにより実現される請求項９記載の装置。 １１．発泡を継続している間に上記ディフューザーエレメントの洗浄を可能にす る手段をさらに含む請求項１ないし１０いずれかに記載の装置。 １２．発泡継続中の上記洗浄を可能にするために、少なくとも２つの上記ディフ ューザーエレメント（Ｃ₁，Ｃ₂）が並列に配置されており、このディフューザー エレメントへの反応性成分の流れが可変流入路によって選択的に制御可能とされ ている請求項１１記載の装置。 １３．上記ディフューザーエレメントが、可変サイズの有効面積を有する請求項 １ないし１２いずれかに記載の装置。 １４．反応フォーム成分および低沸点起泡剤を合わせること、該起泡剤を液体状 に維持するための圧力をかけること、および該成分を透過性排出ヘッドを通じて 放出して泡を形成させることを含み、上記排出ヘッドが少なくとも１つのディフ ューザーエレメントを有し、このディフューザーエレメントが、このディフュー ザーエレメントを通る流れの方向を考慮したときに、ディフューザーエレメント の軸方向の厚み内で流路の分割、分岐および合流が生じる構造を有するポリマー フォームの製造方法。 １５．上記のいずれかの請求項に記載の装置または方法によって製造されたポリ マーフォーム。