JP2005153533A - 再結合フォームブロックを製造する方法及びデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】
モールド内で垂直方向について実質的に均一な密度分布を有する再生フォームブロックを、フォームフレークから製造する方法の提供。
【解決手段】
プランジャーを有し、少なくとも１つのモールド側壁が垂直状態と外側に傾斜した状態との間で揺動可能なボックスモールドを用いる。方法は、フォームフレークにバインダーを混合すること；少なくとも１つのモールド側壁を外側へ揺動させて、ボックスモールドの断面積をベース部から上向きに拡大させること；ボックスモールド内にフォームフレークを入れること；ボックスモールドの断面積が高さ方向に均一になるようにモールド側壁を調節すること；プランジャーを降下させてフォームフレークを圧縮し、フォームフレーク結合させること；フォームブロックをモールドから取り出すことを含んでなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、再結合フォームブロック（又はリボンデッドフォームブロック(rebonded form blocks))を製造するための方法及びデバイスに関する。

ポリウレタンの再生フォーム（再結合フォーム又はリボンデッドフォーム）を製造するには、フレーク寸法に裁断されたポリウレタンの可撓性フォームをバインダー、例えばポリウレタンプレポリマーと混合して、ボックスモールド（又はボックス成形型(box mould))の中に入れ、そして所望の密度又はブロック高さへの圧縮を行う。ポリウレタンプレポリマーにまだ存在している遊離イソシアネート基は、例えば環境からの水分と反応して、尿素化合物を成形する。反応を促進させるために、ボックスモールドのベース部を通して、そしてフォームブロックを通して、飽和水蒸気を送ることができる。この手段によって、ボックスモールド中でのフォームブロックの滞留時間又は「モールド保持時間（mould dwell time）」をかなり短縮することができる。

従来用いられてきているボックスモールドは、ボックスモールドの高さについて一定の、円形又は四角形形状の断面を有している。

従来において、出来上がったフォームブロックにおいて水平方向について密度の差が生じることを防止するため、ボックスモールドの中にフォームのフレーク(foam flake)を導入するに際して、フォームフレークは、手作業で又は適当なデバイスによって、ボックスモールドの断面方向について均一に分配されている。

しかし、フォームフレークそれ自体の重量とフォームフレークのベッドの低い圧縮強さのため、ベッド内の密度は垂直方向についてかなりの違いがある。従って、ベッドは上側の領域よりも下側の領域の方が顕著により高い密度を有している。

その結果、圧縮後に得られる出来上がったフォームブロックは、上側部分よりも下側部分の方がより高い密度を有するものとなっている。この望ましくない作用は、ボックスモールドの高さがより高いほど、より顕著である。従って、フォームブロックの高さがより高いほど、及び、出来上がりのフォームブロックの密度がより低いほど、より顕著である。

本発明は、再生フォームブロックを製造するための方法及びデバイスを提供し、それによってフォームブロックが得られる。このフォームブロックは、垂直方向について実質的に均一な密度分布を示す。

本発明のこれらの利点及びその他の利点は、以下の発明の詳細な説明から明らかであろう。

本発明について、説明を目的として、図面を参照しながら、以下に記載するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。

本発明について以下に記載するが、これらは発明の説明を目的とするものであって、本発明がこれらの態様に限定されるものではない。明細書中で、量、割合（パーセンテージ）等を表す全ての数値は、動作の例又は特に記載する場合を除いて、「約」という用語が付されている意味であると理解されたい。

本発明は、ベース部、該ベース部の上に設けられた互いに隣り合う複数のモールド側壁及びベース部の向きに動くことができるプランジャーを有して構成されるデバイスの中で、再生フォームブロックを製造する方法に関する。少なくとも１つのモールド側壁は、ベース部上に取り付けられた実質的に水平なスイベル軸まわりで、外側に方向づけられた（又は外側に傾斜した）状態と実質的に垂直な状態との間でスイベル動作(swivel)することができる（又は揺動することができる）。本発明の方法は、フォームフレークをバインダーと混ぜ合わせること、ボックスモールドの断面積がベース部から上向きに拡大するように、少なくとも１つのモールド側壁を外側へ揺動させること、該ボックスモールドの中にフォームフレークを導入すること、ボックスモールドの断面積がその高さ方向について実質的に均一になるように少なくとも１つのモールド側壁を調節すること、プランジャーによるフォームフレークの圧縮を、フォームフレークの所望の密度又は所望のフォームブロック高さまで行うこと、それによってフォームフレークを互いに結合させること、並びに、出来上がったフォームブロックをモールドから取り出すことを含んでなる。

フォームフレークをバインダーと混合することは、例えばフォームフレークにバインダーを噴霧(spraying)することによって行うことができる。用い得るバインダーには、ポリウレタンプレポリマー、接着剤、または他の好適なバインダーがある。好ましいプレポリマーは、ポリオール成分、好ましくはポリエーテル・ポリオールと、イソシアネート成分、好ましくはトリレンジイソシアネート及び／又はメチレンジフェニルジイソシアネートとからなるものである。

本発明は、ベッドの種々のレベルについて前圧縮の程度が異なることによる、フォームフレークそれ自体の重量の結果として生じるベッド内の密度の差を補うために、フォームフレークを導入する際に、ボックスモールドの断面積を上向きの方向に拡大させるべきであるという理論に基づくものである。

本発明では、フォームフレークを導入する前に、１又はそれ以上のモールド側壁を傾けることによって傾斜した状態へと調節することによって、断面積の拡大を達成する。そのために、ボックスモールドの側壁は、それらがベース部と接続されているベース部にて回転するように設けられ得る。

この目的で、フォームフレークを導入する前において、フォームフレークを導入した後及びモールド側壁を垂直な状態へ揺動させて戻した後に、ベッドのすべてのレベルにおいて、ベッドのそれ自体の重量によるボックスモールドの下側領域の圧縮の程度とほぼ正確に同じ程度までフォームフレークが圧縮されるように、モールド側壁を揺動させることが好ましい。モールド側壁の揺動の好適な程度、即ち好適な傾斜またはスイベル動作角度（揺動動作角度）は、簡単な試験によって決定することができる。

揺動の程度を最適化する目的は、一般に、出来上がったフォームブロック内で均一な密度分布を常に達成することである。しかしながら、ベッドの中でフォームフレークは限られた程度でのみ流動し得るので、圧縮した場合に、圧縮力はすべての空間的方向について、常に等しく分配されるわけではない。従って、ベッド内で最初に均一な密度分布である場合であっても、圧縮されることによって、出来上がったフォームブロック内で垂直方向について、密度の不均一な分布を生じることもあり得る。この作用は、好適な傾斜又は揺動角度を選択するに際して、例えば、予備的テストの間に、種々の傾斜又は揺動角度にてボックスモールドを充填し、その後モールド側壁を垂直な状態へ揺動させて戻し、ベッドを圧縮して、出来上がったフォームブロック内の密度分布を調べること等によって、可能な限り考慮に入れるべきである。

傾斜又は揺動角度は、０．５度から３０度までの範囲、好ましくは１度から２０度までの範囲、最も好ましくは２度から１０度までの範囲である。

しかしながら、原則として、本発明の方法を用いることによって、出来上がったフォームブロックの高さについて、所望するいずれかの密度プロファイルを達成することも可能である。

本発明の方法の１つの態様において、少なくとも１つのモールド側壁は、一方が他方の上方に配置される少なくとも２つのサブセグメントに分割することができる。その各サブセグメントは実質的に水平方向のスイベル軸のまわりで揺動させることができる。最も下側のサブセグメントは、外側に傾斜した状態と実質的に垂直な状態との間で揺動することができる。残りのサブセグメントは、外側に傾斜した状態と垂直な状態との間で揺動することができる。フォームフレークを導入する前に、すべてのサブセグメントを、ボックスモールドの断面積がベース部から上向きに増大し、すべてのサブセグメントを水平線に対して異なる角度にて傾斜させるように、外側へ揺動させる。

このようにして、側面エレメントを垂直な状態へ揺動させて戻した後に、充填高さについて非線形の（又は比例関係にない）密度分布の埋め合わせ（又は補償）をすることが確実に行われるようにすることができる。

本発明の方法のもう１つの態様によれば、ベース部は、互いに相対的に水平方向に動き得る少なくとも２つのベース部エレメントであって、好ましくは互いに少なくとも部分的に係合しているベース部エレメントを有している。ボックスモールドの中へフォームフレークを導入する前に、ベース部の断面積が増大するようにベース部エレメントを動かして離れさせる。ボックスモールドの中へフォームフレークを導入した後に、ベース部エレメントを動かして元の位置へ戻す。

このようにして、圧縮デバイス全体の構造的高さを最小にすることができる。

本発明は、また、ベース部、該ベース部の上に設けられた互いに隣り合う複数のモールド側壁及びベース部の向きに動くことができるプランジャーを有して構成される再生フォームブロックを製造するためのデバイスに関する。このデバイスにおいて、少なくとも１つのモールド側壁は、外側に傾斜した状態と実質的に垂直な状態との間で、ベース部上に取り付けられた実質的に水平なスイベル軸まわりでスイベル動作（又は揺動）することができる。

実質的に水平なスイベル軸は、水平であることが好ましい。実質的に垂直な状態とは、垂直であることが好ましい。しかしながら、スイベル軸又は垂直な状態に多少の変動があるデバイスも、例えば、水平線又は垂直線から２０度までの角度、好ましくは１０度以下の角度での変動があっても、そのようなデバイスは本発明の範囲に含まれる。

ボックスモールドは、丸い形状、長円形形状、又は四角形形状の断面を有することが好ましい。尤も、その他の断面形状をとることも可能である。

別の態様において、揺動し得るモールド側壁は、液圧式のデバイスによって揺動することができる。

もう１つの態様において、揺動し得るモールド側壁は、一方が他方の上方に配置される少なくとも２つのサブセグメントに分割されており、各サブセグメントは実質的に水平方向のスイベル軸のまわりで揺動することができる。最も下側のサブセグメントは、外側に傾斜した状態と実質的に垂直な状態との間で揺動することができ、残りのサブセグメントは、外側に傾斜した状態と垂直な状態との間で揺動することができる。最も下側のサブセグメントと平行な状態において、モールド側壁のすべてのサブセグメントは、共通する面上に、好ましくは垂直な面上に位置する。

もう１つの態様において、ベース部は、互いに相対的に水平方向に動くことができる少なくとも２つのベース部エレメントであって、好ましくは互いに少なくとも部分的に係合しているベース部エレメントを有している。ベース部エレメントは、互いに入れ子式に、例えば互いに変位して係合することができる。

図３〜６は、ボックスモールドに充填する状態から、フォームブロックをモールドから取り出す状態までの本発明の方法を逐次的に示している。

図１は、本発明の再生ポリウレタンフォームブロックを製造するためのデバイス１であって、移送キャリッジ２を有しており、移送キャリッジ２の上にボックスモールド３が配置されている。ボックスモールド３はベース部４を有しており、そのベース部４にはスイベル軸５ａ及び５ｂが取り付けられている。そのスイベル軸５ａ及び５ｂによってモールド側壁６ａ及び６ｂは垂直な状態から、外側に傾斜した状態へ揺動することができる。図１には、モールド側壁６ａ及び６ｂが外側に傾斜した状態へと揺動しているボックスモールドが示されている。

バインダーと混合されたフォームフレーク８が、所望の充填レベルに到達するまで、ボックスモールド３の上方に配置されている移送デバイス７によって、ボックスモールド３の中に移送される。

図２は、モールド側壁６ａ及び６ｂが外側に傾斜した状態に揺動しているボックスモールド３の平面図を示している。注入（又は充填）を開始する前では、ベース部４はフォームフレークによってまだ覆われていない。

図３は、フォームフレークを充填した後のボックスモールド３を示している。ベッド９内におけるフォームの密度は、フォームフレークそれ自体の重量のため、ベース部４からの距離が大きくなるにつれて小さくなっている。このことを、図３では、陰影線の密度を頂部へ向かうに従って小さく表示することによって示している。

図４は、モールド側壁６ａ及び６ｂを揺動させて垂直な状態へ戻した後のボックスモールド３を示しており、高さについて均一になっているボックスモールドの断面が達成されている。モールド側壁６ａ及び６ｂの揺動動作を２つの矢印によって記号化して示している。モールド側壁６ａ、６ｂを垂直な状態へ揺動させることによって、ベッド９内のフォームフレークは圧縮される。その場合に、フォームフレークはベース部４からの距離が大きい程、より強く圧縮される。

図５は、ボックスモールド３の中にプランジャー１０を垂直方向に導入し、そしてそのベッドを、フォームブロックを得るための所望の密度又は所望の高さへ圧縮した後のボックスモールドを示している。

モールド保持時間が終了すると、出来上がったフォームブロック１１は、フォームブロック１１がベース部４上に自由に（又は支持されずに）載置され、取り外すことができるように、プランジャー１０及びモールド側壁６ａ、６ｂを上方に引き上げることによって、モールドから取り出される。このことは図６に示している。別法として、プランジャーを上方に引き上げた後に、例えば、モールド側壁を外側へ傾斜させてもよい。

図７は、輸送キャリッジ２２を有しており、輸送キャリッジ２２の上側にボックスモールド２３が配置されている、本発明のデバイス２１の特定の形態を示している。ボックスモールドそれ自体はベース部２４を有しており、そのベース部２４にスイベル軸２５ａ及び２５ｂが取り付けられている。図７において互いに向かい合っている２つのモールド側壁３０ａ、３０ｂは、それぞれ下側のサブセグメント２６ａ、２６ｂと上側のサブセグメント２７ａ、２７ｂとに分割されている。

２つの下側サブセグメント２６ａ、２６ｂは、水平なスイベル軸２５ａ、２５ｂ上に設けられており、保持デバイスによってスイベル軸２５ａ、２５ｂに脱着自在に接続されている。下側サブセグメント２６ａ、２６ｂの上部縁部は、関節形態(articulated form)の水平方向スイベル軸２８ａ、２８ｂによって、上側サブセグメント２７ａ、２７ｂのベース部縁部に接続されている。

図７に示す態様例では、下側サブセグメント２６ａ、２６ｂおよび上側サブセグメント２７ａ、２７ｂがいずれも外側に傾斜した状態に揺動している。上側サブセグメント２７ａ、２７ｂは、（予備的な試験において設定された）その後の圧縮工程の間での不均一な圧縮を補うために、下側サブセグメント２６ａ、２６ｂよりも更に傾斜した状態に傾いている。矢印によって示されるように、ボックスモールド２３がフォームフレークによって充填された後、サブセグメント２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂは（破線によって示される）垂直な状態に揺動して戻される。

図８は、図７に示しているボックスモールド２３の平面図を提供している。ここでのボックスモールド２３は、ベース部２４と、下側サブセグメント２６ａ、２６ｂ及び上側サブセグメント２７ａ、２７ｂを有する揺動可能なモールド側壁と、２つの固定されたモールド側壁２９とを有している。

図９は、移送キャリッジ４２を有し、その移送キャリッジ４２の上にボックスモールド４３が配置されている本発明のデバイスの１つの態様例を示している。ボックスモールド４３はベース部４４を有しており、そのベース部４４は、中央部分の一部が中空のベース部プレート４５、及び、２つの入れ子式に伸縮して変位させることができ、中央のベース部プレート４５の中に部分的に引き込み可能なベース部エレメント４６ａ、４６ｂを有している。水平方向のスイベル軸４７ａ、４７ｂはそれぞれ、引き込み可能なベース部エレメント４６ａ及び４６ｂの外側に向いた縁部に取り付けられており、このスイベル軸４７ａ、４７ｂによって、モールド側壁４８ａ、４８ｂは垂直な状態から外側に傾斜した状態へ揺動することができる。ボックスモールドには、更に、垂直方向に変位することができるモールドカバー４９が設けられており、その中に、フォームフレークを圧縮するためのプランジャー５０が組み込まれている。

図９に示すように、２つの引き込み可能なベース部エレメント４６ａ及び４６ｂは中央のベース部プレート４５から引き出されており、モールド側壁４８ａ及び４８ｂは外側に傾斜した斜めの状態へと揺動されている。ボックスモールド４３は、バインダーと混合されたフォームフレークによって充填される準備がなされている。充填後、モールドカバー４９がボックスモールド４３の上に降ろされ、ボックスモールド４３の上に位置するようになる。

ボックスモールド４３にフォームフレークを充填し、モールドカバー４９を位置せしめた後、図１０に示すように、モールド側壁４８ａ、４８ｂを垂直な状態へ揺動させて戻し、２つの引き込み可能なベース部エレメント４６ａ及び４６ｂを中央のベース部プレート４５の中に引き込んで（図１０では、ベース部エレメント４６ａ及び４６ｂは見えなくなっている）、ボックスモールドが充填プロセスの間よりも全体として小さな断面を有しており、ボックスモールド４３の高さ方向について均一となるようにする。ボックスモールド４３は、フォームフレークの圧縮の準備ができている。

圧縮は、フォームブロックの所望の高さへ又は所望の密度が達成されるまで、プランジャー５０を下げることによって行われる。この処理の間、フォームフレークは、中央のベース部プレート４５、プランジャー５０、垂直な状態にあるモールド側壁４８ａ、４８ｂ、及び固定された２つの側壁５１の間で包囲されている。モールドから取り出す前に、フォームフレークとバインダーとの間でしっかりとした結合が達成されるように、フォームブロックを十分に長い間、ボックスモールド４３の中に滞留させる必要がある。

以上、本発明について説明の目的で詳細に記載したが、そのような詳細な記載は説明のためのものであって、当業者は、特許請求の範囲に規定されることを除いて、本発明の精神及び範囲から離れることなく、その変形例（又は変更）を行うことができると理解されたい。

図１は、再生フォームブロックを製造するための本発明のデバイスを示している。 図２は、モールド側壁が外側に傾斜した状態に揺動しているボックスモールドの平面図を示している。 図３は、本発明の方法の１つの工程を示している。 図４は、本発明の方法の１つの工程を示している。 図５は、本発明の方法の１つの工程を示している。 図６は、本発明の方法の１つの工程を示している。 図７は、揺動し得るモールド側壁がサブセグメントに分割されている本発明のデバイスの１つの態様を示している。 図８は、図７のデバイスの平面図を示している。 図９は、互いに相対的に動き得るベース部エレメントを有するデバイスを用いる本発明の方法の１つの工程を示している。 図１０は、互いに相対的に動き得るベース部エレメントを有するデバイスを用いる本発明の方法の１つの工程を示している。 図１１は、互いに相対的に動き得るベース部エレメントを有するデバイスを用いる本発明の方法の１つの工程を示している。

Claims (9)

1. ベース部、該ベース部の上に設けられた互いに隣り合う複数のモールド側壁及びベース部の向きに動くことができるプランジャーを有してなるボックスモールドであって、該モールド側壁の少なくとも１つは前記ベース部上に取り付けられた実質的に水平なスイベル軸まわりで外側に傾斜した状態と実質的に垂直な状態との間で揺動することができるボックスモールド内で、再生フォームブロックを製造する方法であって、
   フォームフレークをバインダーと混ぜ合わせること；
   ボックスモールドの断面積がベース部から上向きに拡大するように、少なくとも１つのモールド側壁を外側へ揺動させること；
   該ボックスモールドの中にフォームフレークを導入すること；
   ボックスモールドの断面積がその高さ方向について実質的に均一になるように、少なくとも１つのモールド側壁を調節すること；
   フォームフレークを所望の密度へ又は所望のフォームブロック高さへプランジャーによって圧縮し、それによってフォームフレークを互いに結合させること；並びに
   出来上がったフォームブロックをモールドから取り出すこと
   を含んでなる方法。
2. 少なくとも１つのモールド側壁は一方が他方の上方に配置される少なくとも２つのサブセグメントに分割されており、各サブセグメントは実質的に水平方向のスイベル軸のまわりで揺動することができ、最も下側のサブセグメントは外側に傾斜した状態と実質的に垂直な状態との間で揺動することができ、残りのサブセグメントは外側に傾斜した状態と垂直な状態との間で揺動することができ、フォームフレークを導入する前に、ボックスモールドの断面積がベース部から上向きに増大して、すべてのサブセグメントが水平線に対して異なる角度に傾斜するように、すべてのサブセグメントを外側へ揺動させる請求項１記載の方法。
3. ベース部は互いに相対的に水平方向に動かすことができ、互いに少なくとも部分的に係合する少なくとも２つのベース部エレメントを有してなり、ボックスモールドの中にフォームフレークを導入する前に、ベース部の断面積が増大するようにベース部エレメントを離れさせて動かし、ボックスモールドの中にフォームフレークを導入した後に、ベース部エレメントを元の位置へ戻して動かす請求項１記載の方法。
4. ベース部、該ベース部の上に設けられた互いに隣り合う複数のモールド側壁及びベース部の向きに動くことができるプランジャーを有してなるボックスモールドを有してなる、再生フォームブロックを製造するためのデバイスであって、少なくとも１つのモールド側壁は、外側に傾斜した状態と実質的に垂直な状態との間で、ベース部上に取り付けられた実質的に水平なスイベル軸まわりで揺動することができるデバイス。
5. 少なくとも１つのモールド側壁は一方が他方の上方に配置される少なくとも２つのサブセグメントに分割されており、各サブセグメントは実質的に水平方向のスイベル軸のまわりで揺動することができ、最も下側のサブセグメントは外側に傾斜した状態と実質的に垂直な状態との間で揺動することができ、残りのサブセグメントは外側に傾斜した状態と垂直な状態との間で揺動することができる請求項４記載のデバイス。
6. ベース部は、互いに相対的に水平方向に動き得る少なくとも２つのベース部エレメントであって、互いに少なくとも部分的に係合しているベース部エレメントを有してなる請求項４記載のデバイス。
7. 前記少なくとも１つのモールド側壁は、０．５度から３０度までの範囲の角度で外側に揺動することができる請求項１記載の方法。
8. 前記少なくとも１つのモールド側壁は、１度から２０度までの範囲の角度で外側に揺動することができる請求項１記載の方法。
9. 前記少なくとも１つのモールド側壁は、２度から１０度までの範囲の角度で外側に揺動することができる請求項１記載の方法。
   
   
   

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