高度なフォームディスペンスプロセスで製造コストを削減

Steven Sinders、グラコ社応用流体技術部門主任エンジニア

大手窓メーカーは、今日の建築家、デザイナー、ビルダーが求める形状の窓を生産する際に関連するコストを削減する方法を探していました。このプロセスの主要な課題の一つは、建築窓枠のリニアルをより小さく簡潔な半径で曲げることです。これは、正しく行われないと大量のスクラップにつながる、ゆっくりとした労働集約的なステップです。適切なフォーム材料の配合を見つけ、油圧固定比率（HFR）システムを採用してリニアルに充填した後、同社は生産時間を半分に短縮し、スクラップの大幅な削減を達成しました。

窓のトレンドに適応するには、労働集約的ではないプロセスが必要

今日の建築業界を席巻している流行は、半円、円、楕円、さらにはオメガ記号のような小径形状の窓の使用です。魅力的ではあるものの、製造するのは難しいです。

窓製造プロセスの重要な部分は、完成した窓の内枠として機能する中空押出プラスチックチューブであるリニアルを曲げることです。リニアルはガラスを所定の位置に保持し、外枠が内部のリニアルフレームにしっかりと固定されるようにします。

従来の労働集約的なプロセスは、中空リニアルをオーブンで数分間加熱することを求めました。オペレーターはピースをオーブンから取り出し、特定のリニアルキャビティのトラックオープニングに一致する事前に加熱された柔軟なゴム製スネークを挿入します。リニアルピースには複数の中空トラックがあり、それぞれにスネークが挿入されます。これらのゴム製スネークは、実際にはセットあたり最大12,000ドルかかる精密加工された材料でできています。それらの寿命は通常あまり長くはなく、加熱と冷却を繰り返すことで弱くなります。

その後、リニアルは加熱された金属テーブルに置かれ、オペレーターはテーブルトップに挿入されたペグを支持として使用しながら、リニアルをゆっくりと希望の形状に曲げます。手動システムではシールに隙間が生じ、適切に曲げられなければプラスチックリニアルが折れ曲がる可能性があります。このねじれによって製品が台無しになり、廃棄物が発生します。なぜなら、ラインにはガラスを適切に密閉できないからです。これにより、時間、労力、加熱コストも失われます。この労働集約的なプロセスは高コストであるだけでなく、非常に遅いです。

アメリカのメーカーは、カスタムラインの製造のためのより良い解決策を求めています

大手窓メーカーは、カスタムウィンドウ用のラインを曲げるために、この手間のかかる手動の方法を使用していました。市場の需要に応じて生産量を増やすという会社のニーズに追いつくことができないため、プロセスを改善する方法を探していました。

窓メーカーは、ラインを埋めるための新しい方法を見つけるために地元のディストリビューターに相談し、そのディストリビューターは課題をグラコに持ち込みました。グラコはポリウレタン処理のためのモジュラーで構成可能なシステムを開発しています。

グラコは、泡の充填材料を調べることから始めました。窓メーカーはポリウレタンフォームメーカーと密接に協力しており、うまく混ざり、合理的なコストで処理でき、重さを大幅に増やすことなく曲げの際にサポートを提供する適切な密度を持つ配合を推奨しました。この材料配合は、特定の時間内に反応して硬化するように特別に設計されており、液体から固体に変わりながら下から上へとラインを満たします。

グラコはこのプロセスのための適切な媒体をさらに精緻化するために、満足のいく密度、混ぜやすさ、処理可能性を備えた化学物質を得るためにフォームメーカーと協力しました。

成功には厳格な材料テストが必要でした

グラコの先進流体ソリューション（AFS）チームは、オハイオ州にあるGracoのラボ施設で研究とテストを実施しました。基礎ポリオールの添加剤を調整し、完成したフォームの希望の密度に達するように比率を変更しました。プロセスに最適なものを決定するために、さまざまなガンのテストも行いました。AFSチームはフォームメーカーと協力し続けて材料を何度も調整し、最終的に成功した配合に至りました。

新しい配合に基づいて、グラコはシステムを構成しました。2つの材料を高圧衝撃下で混合し、それらを1つの液体にする油圧固定比（HFR）システムの使用を推奨しました。特殊なガンで液体を注入すると、8〜10秒以内に反応し始め、最初はクリーム状になり、その後ゼラチン化し、最終的に固体フォームに変わります。

選択された装置には、Fusion®エアパージガンと注ぎ口アダプターを備えたグラコ HFR™メータリングシステム（加熱式）が含まれており、高圧衝撃混合と吐出を提供します。 2つの個別の液体が特許取得済みのガンで注入時にポンプを通じて混合され、ラインの空洞に注入されます。泡の密度配合によりラインを完全に充填し、大幅な重量を追加することなく曲げ時に優れた支持を提供します。

能力の向上と生産時間の短縮

グラコはこのシステムをさまざまな窓製造施設に持ち込み、試作生産試験でラインにフォームを注入して曲げるために使用しました。その結果、メーカーはラインアルをより小さく、より簡潔な半径の曲げに曲げることができました。発泡材で満たされたラインアルには空洞や隙間がなく、曲げの際にラインアルの内部を優れたサポートで支えています。

さらに、元の窓メーカーはラインアルを曲げるより良い方法を探してこのプロジェクトを始めましたが、生産時間を50％短縮し、非常に大幅なスクラップ削減を提供するソリューションを得ました。

このプロセスは現在、他の北米の複数の窓メーカーによって採用されています。