接着とシーリング用の精密吐出

Graco Inc.の応用流体技術部門エンジニアリング取締役Mike Bozzelli

製品'の機能性は、部品内に完璧な接着やシールを作るかどうかにかかっている場合があり、その接着やシールを吐出するつもりなら、完璧なビードを敷き詰めることが絶対に重要です。ビードが不完全の場合、その部品は不良とみなされ、最終的にはかなりのコストとなって跳ね返ります。完璧なビードを達成するには、最初から仕上まで流体を制御することに尽きます。流体を制御するには、どのタイプのビードを吐出するかを特定し、次に用途に適した吐出機器を選択することから始まります。

最初のステップでは、接着またはシーリングのどちらが必要かを特定します。

接着とは別々の部品が分離しないように2つの品目を接合または固定することであり、シーリングとは流体のような物質が漏れたり、部品に侵入することを防ぐために使用します。さまざまな製品が接着とシーリングを利用しています。それぞれビードの異なる設計仕様が必要となります。このような仕様には、ビードプロファイルと必要なビードの高さや幅が含まれます。

接着とシーリングは、単一コンポーネント（1k）材料または2液コンポーネント（2k）材料のいずれかを使用して行うことができます。1k材料は通常、他の材料と混合することなく、部品内または部品上に吐出されます。材料はホットメルト、シリコーン、ウレタン、エポキシ、UV剤があります。それらは溶剤、加熱、空気中の水分との反応で硬化します。

一般的な1k用途の例としては、ソーラーパネルシーリング、窓アセンブリ、自動車（ウレタンウィンドシーラント、テールランプ接着、ケースへの鏡の接着、アンチロックブレーキシステム（ABS）プラスチックハウジング）、およびスピーカーアセンブリ接着、フィルターエンドキャップ接着、シーリングがあります。

ダイカットガスケットと射出形成ガスケットが長年にわたり標準的な設計方法でした。しかし、 ダイカットガスケットは、大量の廃棄材料が出ます。 多くの場合、メーカーは薄いガスケットを得るためだけに、材料シート全体を捨ててしまうのです。射出成形ガスケットは、材料廃棄量の問題を解決しますが、型へのツーリング投資金額も多く必要です。この2つの方法は、設計の更新が必要になった場合には、非常にコストがかかるという大きな欠点もあります。

基本的には、シーリングビードはダイカットや射出成形ガスケットの代わりとなる吐出された流体です。比べても見分けがつかないことが'理想です。 ビード 全体が均一で、高さ、幅、デュロメーター（硬さ）が一定である必要があります。 

完璧なビードは任意の点で、硬いスポット、柔らかいスポット、薄いスポット、厚いスポットを含む、あらゆる欠陥があってはなりません。これはすべて1ピースで作られるダイカットと射出成形部品の利点の1つです。吐出されたビードは一定のポイントで開始し、同じ高さ、幅、形で予定されている経路全体を動き、別の固定ポイント（通常は同じ開始ポイント）で終了する必要があります。2液コンポーネント材料'を使用している場合には、最終的な硬度に影響しないように、正確に同じ比率で混合しておく必要もあります。 

ビードの厚いスポットはさまざまな原因に由来しますが、一番多いのは材料の圧力増加が原因です。その反対は薄いスポットであり、ほとんどの原因は圧力減少です。ビード開始時に厚いスポットがあるとき、そこはヘビのように見えるので、「スネークヘッド」と呼ばれています。ビードの他端では、材料の断面が大きく減り、材料の背部に細い糸のような「尾っぽ」が残ることは珍しくありません。

不完全なビードは、欠陥のある部品の発生につながり、廃棄ややり直しが必要になります。やり直し作業や追加の材料コストが生じるため、貴重な部品コスト、労働時間、再生の損失が原因による 不完全なビードによるコストへの影響は大きいものです。現場で不良部品が見つかった場合には、品質保証の対応が取られ、責任問題となることがあります。 

シーリングビードとは異なり、高さ、幅、硬さは接着ビードの重要な特徴ではありません。これは、材料がまだ濡れている（あるいは、少なくとも多少はまだ柔軟性がある）状態で部品を組み立てるためで、動き回るからです。 接着ビードでは、配置、材料の適切な量、2液コンポーネント材料の場合は適切な混合比が最も重要な要素です。スネークヘッドや尾っぽも非常に重要ですが、もっと重要なことは、正しい場所に正しい量の材料を配置し、アセンブリプロセス中に正しく広げることです。

材料が少なすぎると、隙間ができます。材料が多すぎると、材料が必要のないエリアにはみ出します。配置はこれらの両方の状態に大きく影響します。2液コンポーネント材料の場合、適切な比率と材料の混合が行われていないと、すべてが問題ないように見えても、材料が適切に接着されません。

完璧なビードを確保する上で'流体の制御は鍵を握っています。グラコ'のPD44、1053、1093、PR70のバルブと機器のようなサーボ駆動の容積押出式ポンプは、ほとんどのビード要件を一貫して満たして提供する上での優れた選択肢です。

設計上、容積押出式バルブは、温度と粘度という2つの非常に重要な変数を排除します。 ほとんどの材料は、温度が変わると粘度が変化します。 一般的に、ほとんどの材料は温度が上がると薄くなり、温度が低いと厚くなる傾向があります。材料に圧力を加えるだけ、そして一定時間バルブを開閉するだけに頼っているのであれば、これは克服が非常に難しい問題になります。 

バルブを朝に開けたとき、材料は冷え、濃いため、予想よりも材料が少なくなります。フィード圧力を調整することで、これを補正できます。しかし、一日の後半に工場が暖まると、材料が薄くなり、システムにより多くの材料が投入されるため、圧力を再度調整する必要があります。 このシナリオは、プロセス制御の観点から見るとオペレーターの介入を伴い、部品の廃棄や再加工につながる可能性が高いです。

材料自体の量には対応していますが、ビードを駄目にする前述のスネークヘッド、尾っぽ、圧力変動といったすべての事柄を考慮していません。サーボ駆動の容積押出式バルブと機器は、これらの変数をすべて処理するオプションを提供し、ほとんどの場合に完全にそれら排除することができます。サーボドライブシステムは、一定の力を掛けることで、開始から終了まで材料に一定の圧力を加え、ビード内の潜在的な厚いエリアと薄いエリアを排除します。

容積押出式バルブ設計によって、毎回同じ容量の材料が含まれることになり、毎回同じ量の材料を押し出します。つまり、 一日を通して材料が薄くなったり濃くなったりしても、吐出される材料の量は常に同じです。 この2つの設計エレメントをカップリングすることで、ユーザーはビードの最初から最後まで、流体を完全に制御することができます。

次の記事では、これらの流体技術とロボットアームやXYZプラットフォームのようなモーション機器を組み合わせて、最も困難な材料でも完璧なビードを敷き詰めるためのヒントと提案を紹介します。 

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