JP2022521104A - フィラメント接着剤ディスペンサ - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書で使用される場合、
「周囲条件」とは、摂氏25度の温度及び1気圧(約100キロパスカル)の圧力を意味する。
90°剥離強度試験:幅12.5ミリメートル×厚さ1.5ミリメートル×長さ125ミリメートルの試料接着剤のストリップを、基材上に直接分注した。試料接着剤を、室温(25℃)まで10分間放冷した。次に、露出した試料接着剤表面に、アルミニウム箔を、6.8キログラムのスチールローラーを各方向に2回通過させて手動で積層した。結合させた試料を、25℃及び湿度50%で、4時間放置した。50キロニュートンのロードセルを装備した引張試験機を使用して、30.5センチメートル/分の分離速度で、室温において剥離試験を実施した。平均剥離力を記録して、ニュートン/センチメートル単位の平均剥離接着強度を算出するために使用した。
工程1:アクリル樹脂の調製
6%の酢酸ビニル含量及び0.0635ミリメートル(0.0025インチ)の厚さを有する、エチレン/酢酸ビニルフィルムの2枚のシート(Consolidated Thermoplastics Co.(Schaumburg,IL.United States)より入手)を、それらの側縁部及び底部で、液体用製袋充填機を使用してヒートシールすることにより、幅5cm(1.97インチ)の矩形チューブを形成した。次いで、このチューブを、89.8%のEHA、10%のAA、0.05%のIOTG、及び0.15%のIrg651の、モノマー混合物で充填した。次いで、充填したチューブを、頂部と、チューブの長さに沿った一定の間隔の横断方向とでヒートシールすることにより、それぞれが26グラムの組成物を含む、寸法18cm×5cmの個別のパウチを形成した。それらのパウチを、約21℃~32℃に維持された水浴中に置き、最初に一方の側を、次いで反対側を、約4.5ミリワット/平方センチメートルの強度の紫外線放射に8.3分間曝露して、組成物を硬化させた。この放射は、発光の約90%が300~400ナノメートル(nm)を有する、ランプから供給された。
アクリル樹脂(工程1で製作されたもの)及びNucrelを同軸で共押出しすることにより、コアシースフィラメントを形成した。Nucrelは、外側シース材料であり、接着剤組成物全体の6.5質量%とした。フィラメント径は、8ミリメートルとした。アクリル樹脂を、200RPMで回転する40ミリメートルの二軸スクリューを介して、摂氏163度で同軸ダイ内に供給した。Nucrelを、9RPMで回転する19ミリメートルの二軸スクリューから、摂氏193度でダイ内に供給した。このフィラメント接着剤をロール上に巻き付けて、分注のために保管した。Nucrelを、自己接着試験に供したところ、合格した。
分注温度は、摂氏180度とした。試験試料に関するスクリュー速度は、試験片の作製に関しては300RPMとし、スループット測定に関しては、表3に表されるように変化させるものとした。
EX1との比較のために、同等の組成を有するアクリル発泡テープを選択した。アクリル発泡テープに関して推奨される基材及び推奨されない基材の双方を代表する基材として、アルミニウム及び木材を選択した。多孔質の不規則な木材の基材は、結合性能が限られたものであるため、アクリル発泡テープの結合に関しては一般に推奨されない。3M Company(St.Paul,MN,United States)より入手したアクリル発泡テープ、5665を、以下で説明されるサイズに切断して、上述のような90°剥離強度及び静的剪断強度試験に供した。試料の調製に関する試験方法への若干の修正を伴うものとし、以下のように定義した:幅12.5ミリメートル×長さ125ミリメートルのストリップを、アルミニウム箔ストリップに、非ライナー側がアルミニウムストリップに取り付けられる状態で接着した。剥離ライナーを除去して、対象とする基材に、ライナー側を、6.8キログラムのスチールローラーを各方向に手動で2回通過させて取り付けた。アルミニウム(Lawrence&Frederic Inc(Streamwood,Illinois,United States)より入手した、厚さ1.6mm、幅101.6mm、長さ304.8mmの、陽極酸化アルミニウム5005-H34 Code990MX)及び木材(厚さ12.7、幅76.2mm、長さ300mmのS4Sポプラ)の基材に、いずれの追加的な洗浄工程又はプライマー処理工程も施さずに、受け取ったままで剥離強度試験を行った。表3に結果を表す。
図4に表されるような、1.91cm(0.75インチ)の直径を有する25.4cm(10.0インチ)のヘッドスクリュー154を、コンピュータ数値制御(computer numerical controlled;CNC)三軸垂直エンドミル内で機械加工した。機械加工プロセスは、アルミニウムの中実ブロックに対して、2つの操作を使用して実行するものとした。第1の工程で、スクリュー軸を見下ろすように、スクリューの上半分を機械加工した。部分的にミル加工されたブロックを反転させ、次いで、スクリューの残り半分を機械加工した。
図2に表されるような、22.9cm(9.0インチ)×5.08cm(2.0インチ)×5.08cm(2.0インチ)のバレル152を、CNC三軸垂直エンドミル内で機械加工した。機械加工プロセスは、アルミニウムの中実ブロックに対して実行するものとした。中心空洞部を最初にドリルビットで穿孔し、次いで1.92cm(0.7574インチ)までリーマ加工した。傾斜注入口174を、最初にバレル軸に垂直にミル加工し、次いで、バレル軸の平行から28度オフセットした角度で、第2のミル加工操作を実行した。
1.27cm(0.5インチ)の厚さを有するロボット取り付けブラケットを、アルミニウムから機械加工した。ロボット取り付けブラケットは、位置合わせホイールモータを取り付けるためのタップ穴を特徴とするものとした。2組の貫通穴を、ギヤボックス156取り付けブラケット及びバレル取り付けブラケットに接続するために配置した。更には、Brass Corp(Eden Prairie,MN.United States)製のUR-10ロボットアームに取り付けるための、穴及び円形の凹みを製作した。
1.27cm(0.5インチ)の厚さを有するギヤボックス156取り付けブラケットを、アルミニウムから機械加工した。ギヤボックス156取り付けブラケットは、ギヤボックスの外面に接続するための穴を特徴とするものとした。
1.27cm(0.50インチ)の厚さを有するバレル152取り付けブラケットを、アルミニウムから機械加工した。バレル152取り付けブラケットは、ギヤボックス156の外面に接続するための穴を特徴とするものとした。
ねじ山付きの端部を有する分注ノズル172を、機械加工した。ねじ山付きの端部は、0.1cm(3.94E-2インチ)×1.27cm(0.5インチ)のスロット開口部に接続される、0.64cm(0.25インチ)の穴を有するものとした。
接続シャフトを有する厚さ2.54cm(1.00インチ)の位置合わせホイール160を、アルミニウムから機械加工した。位置合わせホイールの外側の曲率半径は、0.5cm(0.196インチ)とした。
厚さ1.20cmの位置合わせホイール160加熱ブロックを、アルミニウムから機械加工した。このブロックは、Elmhurst,IL.United StatesのMcMaster-Carr(Elmhurst,IL.United States)より入手した挿入加熱カートリッジを取り付けるための、2つのスロットを有するものとした。
厚さ0.16cmの4つの熱シールド(左、右、上部、及び底部)を、McMaster-Carr(Elmhurst,IL.United States)より入手したガラス雲母セラミックプレートから機械加工した。
Automation Direct(Cumming,GA.United States)より入手したSVL-204サーボモータ158を、10:1のギヤボックスに接続した。スクリュー154を、バレル152内に挿入して、各側にワッシャを有するスラスト軸受を、スクリューシャフト上に配置した。次いで、バレルとスクリューとのアセンブリを、スラスト軸受及びワッシャがバレル取り付けブラケット内に安置される状態で、バレル152取り付けブラケットに通して挿入した。ギヤボックス156を、ギヤボックスブラケット上に取り付けた。ギヤボックス156のシャフトとスクリュー154とを、モータシャフト連結器で接続した。バレル152ブラケット及びギヤボックス156ブラケットの双方を、モータ取り付けブラケットに接続した。分注ヘッドを、ロボットアーム上に取り付けた。ノズルをバレル内にねじ込んだ。全ての電気的接続を行った。バレル内に埋め込まれている3つの100ワット加熱カートリッジで、バレルを加熱した。Jタイプ熱電対で温度を監視した。バレルは、バレルの外側に締結されたセラミックプレートで断熱するものとした。
Claims (15)
- フィラメント接着剤用の分注ヘッドであって、
1つ以上の加熱要素を含むバレルと、
前記フィラメント接着剤を受け入れるための、前記バレルの側面を貫通して延びる注入口であって、前記フィラメント接着剤が前記バレル内に引き込まれる際に前記フィラメント接着剤が破断することを防ぐ傾斜ニップ点を含む、注入口と、
溶融形態の前記フィラメント接着剤を分注するための、前記バレルの遠位端の注出口と、
前記バレル内に受け入れられている回転可能スクリューであって、少なくとも1つの混合要素を任意選択的に含む、回転可能スクリューと、を備える、分注ヘッド。 - 前記傾斜ニップ点が、前記回転可能スクリューの長手方向軸に対して鋭角に延びる前記注入口の前方側壁表面によって部分的に画定されている、請求項1に記載の分注ヘッド。
- 前記鋭角が13度~53度である、請求項2に記載の分注ヘッド。
- 前記注入口が、前記回転可能スクリューの名目上スクリュー長さの10パーセント~40パーセントに沿って延びている、請求項1~3のいずれか一項に記載の分注ヘッド。
- 前記少なくとも1つの混合要素が、回転可能シャフト上に配置されている複数のポストを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の分注ヘッド。
- 前記回転可能スクリューが、前記注入口に隣接する供給要素を更に含み、前記供給要素が複数の把持ラグを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の分注ヘッド。
- 前記回転可能スクリューが、8:1~20:1である長さ:直径の比を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の分注ヘッド。
- 前記回転可能スクリューに動作可能に連結されている駆動機構を更に備える、請求項1~7のいずれか一項に記載の分注ヘッド。
- 前記分注ヘッドの総重量が10kg以下である、請求項1に記載の分注ヘッド。
- 請求項1~9のいずれか一項に記載の分注ヘッドと、前記フィラメント接着剤と、を備える、分注システム。
- 前記フィラメント接着剤が、コアシース接着剤を含む、請求項10に記載の分注システム。
- 前記コアシース接着剤が、周囲温度において粘弾性である感圧接着剤コアを有する、請求項11に記載の分注システム。
- 前記コアシース接着剤が、周囲温度において非粘着性であるシースを有する、請求項11又は12に記載の分注システム。
- 回転スクリューを受け入れる加熱されたバレルを備える分注ヘッドから、フィラメント接着剤を分注する方法であって、
前記加熱されたバレルの注入口を介して前記フィラメント接着剤を供給することであって、前記注入口が、前記フィラメント接着剤が前記加熱されたバレル内に引き込まれる際に前記フィラメント接着剤の剪断を軽減する傾斜ニップ点を含む、供給することと、
前記加熱されたバレル内で前記フィラメント接着剤を溶融させて、溶融接着剤を提供することと、
任意選択的に前記回転スクリュー上に配置されている少なくとも1つの混合要素を使用して、前記溶融接着剤を混合することと、
前記加熱されたバレルの遠位端の注出口を介して、前記溶融接着剤を分注することと、を含む、方法。 - 前記溶融接着剤が、1時間当たり少なくとも4kgの速度で分注される、請求項14に記載の方法。
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