JP2023507405A - フィラメント接着剤を適用する方法 - Google Patents

Abstract

フィラメント接着剤をターゲット基材上に分注するための方法及びシステムが提供される。ビーズ適用計画に従って、フィラメント接着剤をターゲット基材上に適用し、次いで、適用されたビーズを性能基準に照らしてチェックする。第２のビーズ適用計画が生成され、第２のビーズ適用計画に従って、後続のフィラメントビーズが適用される。

Description

フィラメント接着剤を分注するためのシステム及び方法が、その構成要素及び方法と共に提供される。提供されるディスペンサは、例えば結合表面に感圧接着剤を適用する際に、有用であり得る。

感圧接着剤は、圧力がかけられると基材に接着する材料である。それらは、接着結合をもたらすために溶媒、水、又は熱を必要としない。最新技術の感圧接着剤は、極めて高い結合性能を実現することができ、多くの工業用途において、従来の機械的締結具に取って代わることが可能である。これらの結合ソリューションはまた、経済的でもあり、使用も容易である。

従来の感圧接着剤は、薄く平坦であり、一般にシート又はロールの形態で分注される。しかしながら、特定の用途では、感圧接着剤を、その場で形成することが有利であり得る。例えば、自動車に関する結合用途では、部品の結合表面を非平面状にすることにより、機械的保持力の向上をもたらすことができる。いくつかの部品は、リブ付きの結合表面を有することができ、適正な結合強度を得るためには、リブ状構造内への感圧接着剤の著しい侵入を必要とする。

更には、多くの自動車用途で使用される一般的なプラスチックの１つは、ポリプロピレンと同様の低表面エネルギープラスチックである、熱可塑性オレフィン（「ＴＰＯ」、場合により「ＰＰ／ＥＰＤＭ」とも称されるもの）である。一般的な感圧接着剤は、これらのプラスチック及び同様のプラスチック上での高い度合の「ウェットアウト」を実現するものではなく、結果として、接着剤と基材との間の表面積が低減される。「ウェットアウト」を改善するために、プライマー及び他の表面処理を使用することができるが、これらは、結合の複雑性及びコストを増加させる。これらの理由から、非平面状の低表面エネルギー基材への結合が、困難な技術的問題として残されている。

本明細書では、コンピュータプロセッサに通信可能に結合された、分注ヘッド及び適用センサを有する自律型ロボット適用装置を使用して、フィラメント接着剤のビーズをターゲット領域に適用するためのシステム及び方法が提供される。一実施形態では、適用装置は、コンピュータプロセッサ制御の適用アームを備え、ターゲット基材は静止している。別の実施形態では、適用装置は、静止した分注ヘッドとともに、ターゲット基材に連結された可動基材を備える。ターゲット基材の第１のトポグラフィをマッピング及び分析し、ビーズ適用計画及び適用計画に関連する性能基準を決定する。次いで、ビーズ適用計画に従って、押し出されたコアシースフィラメントの第１のビーズを適用する。次いで、分注された第１のビーズに関連する第１のセンサ入力を受信し、適用計画及び性能基準と比較する。この分析に基づいて、所望の幾何学的形状又は適用からの閾値レベルの偏差、第２のビーズ適用計画を計算する。次いで、この第２のビーズ適用計画を、ロボット－コンピュータ制御された分注ヘッドによって実行することができる。

フィラメント接着剤は、感圧接着剤を提供するために、ホットメルト形態で分注された後に冷却される接着剤を含めた、コア／シース構成を使用するものを含む。提供される分注デバイスを使用して、及び、任意選択的にコンピュータの支援を受けて、これらの接着剤を、基材上の所定の場所に正確に適用することができる。感圧接着剤のサイズ及び形状をカスタマイズする能力により、汎用性の向上が製造業者にもたらされる。

感圧接着剤コアを有するコアシース接着剤（すなわち、コアシースＰＳＡ）は、いくつかの点で従来のフィラメントから区別される。１つには、感圧接着剤は、比較的軟質の粘弾性稠度を有する傾向があり、このことにより、感圧接着剤は、多くの従来のＦＦＦ（ｆｕｓｅｄ ｆｉｌａｍｅｎｔ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ；溶融フィラメント製造）プリントヘッドにとって困難なものとなる。これらの材料は、溶融ゾーン内に押し込まれる際に、座屈する傾向及び／又は詰まる傾向がある。一部のＦＦＦプリントヘッドには、ゴム系フィラメントを供給することを可能にする、供給チューブ又は供給ガイドが追加されている。しかしながら、これらのフィラメントを成功裏に供給することができる理由は、主として、典型的な感圧接着剤材料よりも著しく高いショアＡデュロメータを有しているためである。

別の技術的課題は、フィラメント接着剤の寸法に関する。ポンプ輸送可能な接着剤を利用する工業用途には、約４．５～１８ｋｇ／時（１０～４０ｌｂａ／時）の材料供給速度が必要である。殆どの工業用途に関してこれらの所望のスループットを満たすためには、提供されるフィラメントの直径を十分に大きく、一般には約６ミリメートル以上にする必要がある。これは、３Ｄプリンタにおいて使用される従来のフィラメントの直径よりも、数倍大きい可能性がある。

コアシースＰＳＡはまた、従来のホットメルト接着剤とは異なる挙動も示す。従来のホットメルト材料とは異なり、コアシースＰＳＡは、加熱された場合にも高い溶融粘度を保つ。これは、基材上の分注された接着剤の寸法安定性のために望ましい。溶融している場合であっても、これらの材料は、それらが分注されている場所から滴り落ちることも（drip）、垂れ下がることも、又は他の方式で移動することもない。

本開示は、ビーズ適用計画に従って、コアシースＰＳＡなどのフィラメント接着剤を分注することが可能な、分注システムを説明する。好適な基材としては、限定するものではないが、不規則な表面、複雑な幾何学的形状、及び可撓性の媒体が挙げられる。この感圧接着剤の更なる用途としては、シーリング、狭い空間における結合、パターン化された接着剤配置、及び家電製品の結合が挙げられる。

第１の態様では、基材トポグラフィを有するターゲット基材にフィラメント接着剤のビーズを適用することを含む分注方法が記載され、この方法は、ビーズ適用計画を定義しているデジタル入力及び基材トポグラフィに関連する性能基準をプロセッサにおいて受信することと、ビーズ適用計画に従って、分注ヘッドを有する分注システムに、溶融したコアシースフィラメント接着剤のビーズの第１のセットを分注させる信号を、プロセッサから提供することと、押し出されたコアシースフィラメント接着剤のビーズの分注された第１のセットに関連する第１のセンサ入力を、プロセッサにおいて受信することと、適用計画及び性能基準に関連する第１のセンサ入力を、プロセッサにおいて分析して、押し出されたコアシースフィラメント接着剤のビーズの分注された第１のセットに関連する欠陥を計算すること、及び計算された欠陥を修復するために第２のビーズ適用計画を作成することと、第２のビーズ適用計画に従って、分注ヘッドを有する分注システムに、押し出されたコアシースフィラメントのビーズの第２のセットをターゲット基材へ分注させる信号を、プロセッサから提供することと、を含む。

フィラメント接着剤の斜視図である。 例示的な一実施形態による、図１のフィラメント接着剤を分注するための、分注ヘッドの側断面図である。 特定の内部表面を点線で示している、図２の分注ヘッドのバレル構成要素の側面図である。 図２の分注ヘッドのスクリュー構成要素の側面図である。 図４の構成要素の正面断面図である。 図１のフィラメント接着剤及び図２、図３の分注ヘッドをそれぞれ組み込む、システムの斜視図である。 ターゲット基材の図である。 ２つの異なるタイプのフィラメント接着剤を有する、図７に示したターゲット基材の図である。 リボンプロファイルを有する接着剤のビーズの平面図視である。 様々に異なるビーズプロファイルを示す。 フィラメント接着剤のビーズを適用する例示的な方法である。 明細書及び図面中の参照文字が繰り返して使用されている場合、本開示の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことを意図している。当業者は多くの他の修正形態及び実施形態を考案することができ、それらは本開示の原理の範囲及び趣旨に含まれることを理解されたい。図は、縮尺通りに描かれていないことがある。

定義
本明細書で使用される場合、
「接着剤結合線」とは、２つの接着部品間の接着剤結合領域である。
「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。
「周囲温度」とは、摂氏２５度の温度を意味する。
「ビーズ」とは、分注されたままのフィラメント接着剤を意味する。ビーズは、円形、卵形、リボン形、矩形、三角形などを含む、分注ヘッドによって画定された任意の実行可能なプロファイルを有し得る。
「名目上スクリュー長さ」とは、押出スクリューのフライト付き部分（通常の場合に押出物と接触する部分）の長さを指す。
「非粘着性」とは、材料を破砕することなく、材料をそれ自体から引き剥がすのに必要とされる力が、所定の最大閾値量以下である、「自己接着試験」に合格する材料を指す。自己接着試験は、以下で説明されており、典型的には、シース材料の試料に対して行われ、そのシースが非粘着性であるか否かを判定する。
「感圧接着剤」とは、室温において通常は粘着性であり、軽い指圧を加えることによって表面に接着させることが可能な材料を指し、それゆえ、感圧性ではない他のタイプの接着剤と区別することができる。感圧接着剤の一般的な説明は、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．１３，Ｗｉｌｅｙ－Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８８）に見出すことができる。感圧接着剤の更なる説明は、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１，Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９６４）に見出すことができる。本明細書で使用される場合、「感圧接着剤」又は「ＰＳＡ」は、以下の特性、すなわち、（１）強力で恒久的な粘着性、（２）指圧以下でのフッ素熱可塑性フィルム以外の基材への接着、及び（３）基材からきれいに剥離されるために十分な凝集力、を有する粘弾性材料を指す。感圧接着剤はまた、Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄ．Ｓａｔａｓ，２ｎｄ ｅｄ．，ｐａｇｅ１７２（１９８９）に説明されるダールキスト評価基準（Dahlquist criterion）を満たし得る。この評価基準は、感圧接着剤を、その使用温度において（例えば、１５℃～３５℃の範囲内の温度において）１×１０－６ｃｍ２／ダインを超える１秒クリープコンプライアンスを有する接着剤として定義している。

本明細書で使用される場合、「好ましい」及び「好ましくは」という用語は、特定の状況下で特定の利点をもたらすことができる、本明細書に記載の実施形態を指す。しかしながら、他の実施形態もまた、同じ状況又は他の状況下で好ましい場合がある。更にまた、１つ以上の好ましい実施形態の説明は、他の実施形態が有用でないことを示唆するものではなく、他の実施形態を本発明の範囲から除外することを意図するものでもない。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用する場合、文脈上別段の明記がない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は複数の指示物を含むものとする。したがって、例えば、「ａ」又は「ｔｈｅ」が付いた構成要素への言及には、１つ以上の、その構成要素、及び当業者に公知のそれらの等価物を含んでもよい。更に、「及び／又は」という用語は、列挙された要素のうちの１つ若しくは全て、又は列挙された要素のうちの任意の２つ以上の組み合わせを意味する。
「含む」という用語及びそのバリエーションは、これらの用語が添付の記載に現れた場合、限定的意味を有しないことに注意されたい。また更に、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つの」及び「１つ以上の」は、本明細書では互換的に使用される。左、右、前方、後方、上部、底部、側、上方、下方、水平、垂直などの相対語が、本明細書において使用される場合があり、その場合、特定の図面において見られる視点からのものである。しかしながら、これらの用語は、記載を簡単にするために使用されるに過ぎず、決して本発明の範囲を制限するものではない。

本明細書全体において、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」又は「ある実施形態」に対する言及は、その実施形態に関して記載される特定の特徴、構造、材料又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な箇所にある「１つ以上の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一実施形態では」又は「実施形態では」などの句の出現は、必ずしも本発明の同一の実施形態に言及しているわけではない。該当する場合、商品名は、全て大文字で記載する。

本明細書で説明されるアセンブリ及び方法は、基材上に接着剤を溶融形態で分注する際に有用である。分注される接着剤は、任意選択的に、感圧接着剤である。いくつかの実施形態では、分注される接着剤は、表面を事前処理すること又は基材上にプライマーを事前に適用することを不要にさせる組成物を有する。事前処理又はプライマー処理工程をなくすことは、時間及びコストを節減し、ユーザにとって多大な利便性がある。

有利には、提供されるアセンブリ及び方法は、フィラメント接着剤を使用することができる。フィラメント接着剤は、連続的な糸状構成で提供される接着剤である。フィラメント接着剤は、好ましくは、均一な断面を有するが、不均一な断面を有することもできる。有利には、スプールから、分注ヘッドなどの分注装置内に、フィラメント接着剤を連続的に供給することができる。

特に有用なフィラメント接着剤は、同時係属中の米国仮特許出願第６２／６３３，１４０号（Ｎｙａｒｉｂｏら）で説明されているような、コアシースフィラメント構成を有する。コアシースフィラメント材料は、第１の材料（すなわち、コア）が第２の材料（すなわち、シース）によって取り囲まれている構成を有する。好ましくは、コアとシースとは同心であり、共通の長手方向軸線を共有している。コアの端部は、シースによって取り囲まれている必要はない。

例示的なフィラメント接着剤が図１に示されており、以降では数字１００によって参照される。コアシースフィラメント接着剤１００は、接着剤コア１０２及び非粘着性シース１０４を含む。接着剤コア１０２は、周囲温度において感圧接着剤である。図示のように、コア１０２は、円筒状の外表面１０６を有し、シース１０４は、コア１０２の外表面１０６の周りに延びている。コアシースフィラメント接着剤１００は、ここで示されるように、一般に円形の断面を有するが、他の断面形状（例えば、正方形、六角形、長方形、卵形、又は多葉形状）もまた可能である点を理解されたい。

有利には、非粘着性シース１０４は、フィラメント接着剤１００がそれ自体に固着することを防ぎ、それにより、スプール上でのフィラメント接着剤１００の簡便な保管及び取り扱いを可能にする。いくつかの実施形態では、シースは、ロール形態の間にフィラメント接着剤がそれ自体に固着するのを防ぐ粉末又は他の材料を含む。シースは、押出プロセス中にコア材料に組み合わされる。

コアシースフィラメントの直径は特に制限されない。フィラメント径の選択に影響を及ぼす要因としては、接着剤ディスペンサに対するサイズ制約、所望される接着剤スループット、及び、接着剤の適用に関する精度要件が挙げられる。コアシースフィラメントは、１ミリメートル～２０ミリメートル、３ミリメートル～１３ミリメートル、６ミリメートル～１２ミリメートルの平均直径、あるいは、いくつかの実施形態では、１ミリメートル、２ミリメートル、３ミリメートル、４ミリメートル、５ミリメートル、６ミリメートル、７ミリメートル、８ミリメートル、９ミリメートル、１０ミリメートル、１１ミリメートル、１２ミリメートル、１３ミリメートル、１４ミリメートル、１５ミリメートル、１６ミリメートル、１７ミリメートル、１８ミリメートル、１９ミリメートル、若しくは２０ミリメートルよりも小さいか、それに等しいか、又はそれよりも大きい平均直径を有し得る。フィラメント接着剤１００は、ストック物品とすることができ、用途に適した任意の長さで提供することができる。

本明細書で説明される分注方法は、多くの潜在的な技術的利点をもたらすものであり、それらのうちの少なくとも一部は、予想外のものである。これらの技術的利点としては、いくつかの実施形態では、分注後の接着特性の保持、低い揮発性有機化合物（volatile organic compound；ＶＯＣ）特性、ダイ切断、及び／又は剥離ライナーの使用の回避、設計の柔軟性、複雑な非平面状結合パターンの実現、薄い基材及び／又は繊細な基材上への印刷、より少量の材料の利用／システム廃棄物の削減、並びに、不規則なトポロジー及び／又は複雑なトポロジー上への印刷が挙げられる。

本開示によるコアシースフィラメント接着剤は、任意の既知の方法を使用して作製することができる。例示的な実施形態では、これらのフィラメント接着剤は、溶融ポリマーを同軸ダイを通して押し出すことによって作製される。上述のコアシースフィラメント接着剤に関する技術的詳細、オプション、及び利点は、米国特許仮出願第６２／６３３，１４０号（Ｎｙａｒｉｂｏら）で説明されている。フィラメント接着剤及び分注システムの作製を示す更なる実施形態及び実施例は、米国特許仮出願第６２／９０７，３２５号（Ｎａｐｉｅｒａｌａら）に示されている。

図２は、図１のフィラメント接着剤１００を受け入れ、溶融させ、混合し、分注するための構成を有する、分注ヘッド１５０を示す。分注ヘッド１５０は、バレル１５２と、その内部に受け入れられている回転可能なスクリュー１５４と、を含む。ギヤボックス１５６及びモータ１５８が、スクリュー１５４に動作可能に連結されており、フィラメントが分注ヘッド１５０内へと誘導される、バレル１５２の側面に、電動式とすることが可能な位置合わせホイール１６０が装着されている。これらの構成要素のそれぞれに関する更なる詳細は、以下の通りである。

バレル１５２は、単軸スクリュー押出機において使用されるバレルの構成を有する。バレル１５２は、円筒状の内表面１７０を有し、包囲する関係でスクリュー１５４と係合している。内表面１７０は、バレル１５２の遠位端において注出口１７２で終端している。注出口１７２は、一般に円形であるが、矩形とすることも可能であり、又は、任意の他の好適な形状を有することも可能である。バレル１５２は、分注動作の間に内表面１７０を加熱してフィラメント接着剤を溶融させるための、１つ以上の（見えていない）埋め込み式加熱要素を含む。任意選択的に、バレル１５２の内表面１７０は、バレル１５２と押し出された接着剤との間の摩擦を増大させるために、溝付きとするか、又は他の方式でテクスチャ加工することもでき、バレル１５２は、いくつかの実施形態では、スリーブ挿入部を含む。

再び図２を参照すると、フィラメント接着剤を受け入れるために、バレルの上面を貫通して注入口１７４が延びている。更に図示されているように、注入口１７４は、傾斜ニップ点を画定している前方側壁１７６を含み、この傾斜ニップ点において、前方側壁１７６がスクリュー１５４の外表面と合流している。有利には、傾斜ニップ点は、フィラメント接着剤がバレル１５２内に引き込まれる際に、そのフィラメント接着剤が破断することを防ぐ。傾斜ニップ点は、操作者の立会いを必要とすることなく、バレル１５２内にフィラメント接着剤が連続的に供給されることを可能にする、堅牢な供給機構の一部であり、また、いくつかの実施形態では、押し出されたフィラメント接着剤が時々注入口に蓄積する可能性があるので、傾斜ニップ点は、洗浄を支援することができる。

分注ヘッド１５０の駆動機構は、ギヤボックス１５６及びモータ１５８によって提供される。いくつかの実施形態では、分注ヘッド１５０は、回転可能スクリュー１５４の速度及び／又はトルクの調節を可能にする、制御部を含む。いくつかの実施形態では、モータ１５８はサーボモータである。サーボモータは、広範囲の回転速度にわたって高い度合のトルクを提供することができるため、有利である。

図示のように、注入口１７４は一般に、逆漏斗の形状を有しており、注入口１７４の断面積は、スクリュー１５４に近接するにつれて増大している。注入口１７４は、図示のような前方側壁１７６などの、１つ以上の側壁を有する。前方側壁１７６は、平面状又は湾曲状であってもよい。横断方向から見たとき、前方側壁１７６の少なくとも一部分は、スクリュー１５４の長手方向軸線に対して鋭角で延びている。フィラメント接着剤の供給を容易にする鋭角は、１０度～７０度、１８度～４３度、２３度～３３度、又はいくつかの実施形態では、１０度、１３度、１５度、１７度、２０度、２２度、２５度、２７度、３０度、３２度、３５度、３７度、４０度、４２度、４５度、４７度、５０度、５３度、５５度、５７度、６０度、６５度、若しくは７０度よりも小さいか、それに等しいか、又はそれよりも大きいものとすることができる。

図３は、注入口１７４の形状に関する更なる詳細を示す、バレル１５２の上面図を示している。注入口１７４は、外側入口１７５と、外側入口１７５から延びて点線で示されている、隠れた表面とを含む。図３から分かるように、前方側壁１７６は平面状ではなく、複雑な複合曲率を有する。前方側壁１７６を含む、注入口１７４の湾曲表面は、フィラメント接着剤が供給されている際にフィラメント接着剤を収容するために、全体としてバレル１５２の内表面１７０内に凹部を画定している。全体として、注入口１７４は、名目上スクリュー長さの１０パーセント～４０パーセント、１５パーセント～３５パーセント、２０パーセント～３０パーセントに沿って、あるいは、いくつかの実施形態では、名目上スクリュー長さの１０パーセント、１２パーセント、１５パーセント、１７パーセント、２０パーセント、２２パーセント、２５パーセント、２７パーセント、３０パーセント、３２パーセント、３５パーセント、３７パーセント、若しくは４０パーセントよりも小さく、それに等しく、又はそれを超えて延びることができる。

注入口１７４によって取り囲まれている凹部は、ここにおけるように、スクリュー１５４に対して軸方向及び周方向の双方に沿って延びることができる。バレル１５２内でフィラメント接着剤が移動するための空間を設けることによって、凹部は、分注ヘッド１５０の動作中に回転可能スクリュー１５４のフライトがフィラメント接着剤を切断する可能性を低減する。切断されることが不都合である理由は、フィラメントの破断により、分注プロセスが中断し、プロセスを再始動する前に、操作者が分注ヘッド１５０内にフィラメント接着剤を手動で再挿入することが必要となるためである。

図４及び図５は、より詳細にスクリュー１５４の特徴部を示している。スクリュー１５４は、一方の端部に、駆動機構に連結するためのシャンク１８０を含む。シャンク１８０は、その長さに沿って漸進的に増大する直径を有する、シャフト１８２に接続されている。シャフト１８２の周りには、バレル１５２内でスクリュー１５４が回転する際に、溶融材料を順方向に搬送するための、螺旋状フライト１８４が延びている。

フィラメント接着剤が分注ヘッド１５０内に供給される場所の近位では、図５の断面図にも示されるように、螺旋状フライト１８４にノッチ１８８が設けられることにより、把持ラグ１８６を提供している。把持ラグ１８６は、注入口１７４を通過する連続的なフィラメント接着剤を捕捉して、バレル１５２内に能動的に引き込むことを支援する、追加的な縁部を提供する。このことは、供給ゾーン内に接着剤を押し込むことが必要とされ、フィラメント接着剤の座屈及び捩れを誘発する恐れがある供給機構に勝る、著しい利点である。把持ラグ１８６は、名目上スクリュー長さの１パーセント～３０パーセント、３パーセント～２５パーセント、５パーセント～２０パーセントにわたって、あるいは、いくつかの実施形態では、名目上スクリュー長さの１パーセント、２パーセント、３パーセント、４パーセント、５パーセント、６パーセント、７パーセント、８パーセント、９パーセント、１０パーセント、１１パーセント、１２パーセント、１３パーセント、１４パーセント、１５パーセント、１６パーセント、１７パーセント、１８パーセント、１９パーセント、２０パーセント、２２パーセント、２５パーセント、２７パーセント、若しくは３０パーセントよりも小さく、それに等しく、又はそれを超えて延びることができる。把持ラグは、浅過ぎると、フィラメントを注入口内に効果的に引き込まないであろう。把持ラグは、深過ぎると、フィラメントがバレルを長手方向に移動することができる速度よりも速い速度でフィラメントを引き込むことになり、その結果、注入口における接着剤の蓄積を引き起こし、これは分注を妨げる可能性がある。

スクリュー１５４の反対側端部には、混合セクション１９０が配置されている。混合セクション１９０は、複数の円筒状ポスト１９２を含む。しかしながら、混合セクション１９０は、図４に示されていない他の構成で表すこともできる。採用することが可能な他のスクリュー特徴部としては、（Ｍａｄｄｏｃｋミキサにおいて見出されるような）溝付きシリンダ、（Ｓａｘｔｏｎミキサにおいて見出されるような）クロスカットを有する高密度フライト付きスクリューセクション、又は、パイナップルミキサに使用されるものを含めた様々な既知のポストパターンのうちのいずれかが挙げられる。任意選択的に、バレル１５２の内部側壁上にポスト又はピンを配置して、混合プロセスを支援することができ、その場合には、干渉を回避するために、スクリュー１５４のフライトにクロスカットが存在し得る。

混合セクション１９０の長さは、特に制限されるものではなく、押し出される接着剤組成物、及びフィラメント接着剤の供給速度を含めた、様々な要因に依存し得る。混合セクション１９０は、名目上スクリュー長さの５パーセント～３０パーセント、７パーセント～２５パーセント、８パーセント～２０パーセント、あるいは、いくつかの実施形態では、名目上スクリュー長さの５パーセント、６パーセント、７パーセント、８パーセント、９パーセント、１０パーセント、１１パーセント、１２パーセント、１３パーセント、１４パーセント、１５パーセント、１６パーセント、１７パーセント、１８パーセント、１９パーセント、２０パーセント、２２パーセント、２５パーセント、２７パーセント、３０パーセント、若しくは３５パーセントよりも小さいか、それに等しいか、又はそれよりも大きいものとすることができる。

比較的コンパクトなエンクロージャ内での、フィラメント接着剤の効果的な溶融、混合、及び分注のために、名目上スクリュー長さとスクリュー直径との比は、８：１～２０：１、９：１～１７：１、１０：１～１４：１、あるいは、いくつかの実施形態では、８：１、９：１、１０：１、１１：１、１２：１、１３：１、１４：１、１５：１、１６：１、１７：１、１８：１、１９：１、若しくは２０：１よりも小さいか、それに等しいか、又はそれよりも大きいものとすることができる。

提供される分注ヘッド１５０は、著しいスループットを発揮することができる。好ましい実施形態では、分注ヘッドは、少なくとも３ｋｇ／時、少なくとも４ｋｇ／時、少なくとも５ｋｇ／時、少なくとも６ｋｇ／時、少なくとも７ｋｇ／時、少なくとも８ｋｇ／時、又は少なくとも２０ｋｇ／時のスループットで、接着剤組成物を分注することが可能である。

図６は、可動アーム２３０の端部に取り付けるためのマウントが装備された分注ヘッド２５０を含む、分注システム２２８の概略図を提示している。分注ヘッド２５０は、前述のような分注ヘッド１５０の特徴部に類似した特徴部を有し得る。可動アーム２３０は、テーブル２３２に装着されており、最大６自由度で分注ヘッド２５０が並進及び回転することを可能にする、任意の数の関節を有し得る。可動アーム２３０は、分注ヘッド２５０が、精度及び再現性を伴って、かつテーブル２３２に対して広範囲の場所にわたって、接着剤組成物を分注することを可能にする。

任意選択的に、また図示のように、分注システム２２８は、図６に示されるような、分注ヘッド２５０内に連続的に供給するためのフィラメント接着剤２３４を更に含む。フィラメント接着剤２３４は、図示のようにスプール２３６から連続的に繰り出すことができる。分注システム２２８の他の構成要素に対するスプール２３６の場所は、重要なものではなく、好都合な場所に取り付けることができる点を理解されたい。スプール２３６は、テーブル２３２に、又はテーブル上の構造体に固定することができる。

図６の分注ヘッド２５０は、ホットメルト形態の接着剤組成物２３８を、基材２４０の結合表面上に分注することが示されている。基材２４０は、限定される必要はなく、例えば、アセンブリに接着連結するための工業部品とすることができる。オプションとして、基材２４０をテーブル２３２上に取り付けることにより、分注ヘッド２５０の位置決めのための空間的基準点を提供することができる。このことは、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータを使用して分注ヘッド２５０の位置及び向きを制御する自動プロセスにおいて、特に有用であり得る。

接着剤組成物２３８の分注は、自動化又は半自動化することができ、したがって、人間の操作者による介入をほとんど又は全く必要としない。提供される方法の１つの利点は、コンピュータによって提供される命令に従って、及び所定のパターンに基づいて、接着剤組成物２３８を基材２４０上に分注することが可能である点である。所定のパターンは、（平面状の表面に沿った）２次元又は（非平面状の表面に沿った）３次元のものとすることができる。所定のパターンは、その所定のパターンを多種多様な基材のいずれかに関してカスタマイズすることが可能となる、コンピュータプロセッサ上のデジタル化されたモデルによって表すことができる。本明細書で使用する場合、コンピュータは、プロセッサ及びメモリを有するデバイスであり、ターゲット基材のトポグラフィを調べるためのスキャン装置、又は分注システムに関連付けられた機構を制御するための装置などの他のデバイス、並びにコンピュータシステムを人間が制御するための他の入力手段（必要に応じて、例えば、ユーザインターフェース、キーボードなど）に通信可能に結合され得る。

ここでは、接着剤組成物２３８は、分注された後も流動し続けることが可能となる、熱可塑性エラストマーである。特定の用途では、この溶融接着剤は、機械的保持力の向上のための、基材２４０の突出特徴部又は凹状特徴部の形状に適合する。任意選択的に、突出特徴部又は凹状特徴部は、結合の強度を更に向上させるために、１つ以上のアンダーカットを有し得る。

図６では、基材２４０の結合表面は、リブ付きの構成を有することにより、接着剤組成物２３８が、リブ間の凹状領域に流れ込んで侵入することを可能にする。結合のための増大した表面積を提供することによって、この構成は、平面状の結合構成と比較して著しく強固な結合もたらす。接着剤組成物２３８を、周囲温度まで冷却すると、その凝集力が増大して、この材料は、感圧接着剤として挙動する。

いくつかの実施形態では、接着剤付き基材２４０を、対応する物品又はアセンブリに直ちに接触させて配置することにより、結合を完了させることができる。そのような操作は、手動とするか、半自動化するか、又は完全に自動化することができる。接着剤付き基材２４０が、結合される準備がなされていない場合には、分注された接着剤の露出面を剥離ライナーによって覆うことにより、その粘着性を保つことができる。用途に応じて、接着剤付き基材を、その後、パッケージ化するか、保管するか、又は後続の製造プロセスに搬送することができる。

更なる改良もまた可能である。図面には明示されていないが、フィラメント接着剤が分注ヘッドの加熱されたバレルに入る前に、そのフィラメント接着剤を予熱するために、１つ以上の追加的な加熱要素を設けることができる。予熱された接着剤は、溶融させるために必要な熱が少なくてすむため、フィラメント接着剤を予熱することによりスクリュー／バレルを短くすることが可能となり得る。追加的な加熱要素は、周辺構成要素上に、又は分注ヘッド自体の一部分上に配置することができる。いくつかの実施形態では、位置合わせホイール１６０が、追加的な加熱要素を組み込んでいる。

分注される接着剤はまた、別の接着剤物品に適用することもできる。例えば、発泡テープ上の皮膚接着剤を作製するために使用することができる。分注される材料は、発泡又は非発泡のものとすることができる。非発泡接着剤組成物は、性能の損失を伴わずに、より容易に再加工されるため、好ましい場合がある。その一方で、発泡接着剤は、費用対効果が高く、粗面又は他の不均一な表面への結合に関して有用であり得る。任意選択的に、フィラメント接着剤は、ガラスバブル又は他の発泡成分を、フィラメント接着剤組成物中に組み込むことによって発泡されている。

提供される分注ヘッドに関する、有用な特徴部及び用途は、本開示におけるものを超えて拡張することができ、いくつかは、いずれも２０１９年２月２５日に出願された、同時係属中の米国仮特許出願第６２／８１０，２２１号（Ｎａｐｉｅｒａｌａら）及び同第６２／８１０，２４８号（Ｎａｐｉｅｒａｌａら）で説明されている。

提供される分注ヘッドを使用して感圧接着剤を分注することには、多くの利点がある。分注システムへのその分注ヘッドの配備は、スプールに巻かれたフィラメント接着剤をロール製品として使用することにより、特に自動化プロセスにおいて、消耗材料の装填及び交換を、より容易にする。提供されるスクリュー構成はまた、比較的軟質の粘弾性稠度を有し、従来のディスペンサ内に供給することが困難な、ＰＳＡフィラメント接着剤を使用するためにも、よく適している。従来のディスペンサとは異なり、提供される分注ヘッドは、加熱されたホースを必要とせず、典型的なホットメルト又は硬化性液体接着剤分注システムと比較して、切り替えがより容易である。更に、加熱要素を小さな空間（分注ヘッド）に閉じ込めることにより、ホットメルト技術と比較して、接着剤適用システムの多くの態様が、大幅に簡素化される。例えば、ホットメルト技術では、大量の材料を加熱してからポンピングする必要があり、実行の終了時にはホースをパージする必要がある。このパージ及び清掃には数時間かかる可能性がある。対照的に、本明細書に記載される分注システムを伴うフィラメント式接着剤は、加熱要素を相対的に非常に小さな領域（分注ヘッド）に閉じ込めており、いくつかの実施形態では、ジョブの終了時には分注システムを単にオフすることができ、適用は後で再開され得る。

提供された分注ヘッドはまた、モジュール式であることにより、カスタマイズされた様々なノズルのいずれかと共に使用することを可能にし、接着剤配置の際の、所望の精度を提供する。提供される分注ヘッドは、接着剤がカスタマイズされた様式で分注されることを可能にすることができる。例えば、ドット、ストライプ、又は他の不連続なパターンで、基材上に接着剤を分注することが可能である。前述のように、好適なコーティングパターンは、平坦である必要はなく、複雑で不規則な結合表面上に配置することができる。

提供される分注ヘッドは、高効率かつ軽量である。いくつかの実施形態では、分注ヘッドは、最大で１０ｋｇ、最大で８ｋｇ、又は最大で６ｋｇの総重量を有する。分注ヘッドの実用例は、製造施設で現在使用されている軽質ロボットアームに取り付けられるために、十分に軽くコンパクトである。スクリュー及びバレルは、溶融ゾーン内での短い滞留時間内に、優れた混合をもたらすように構成されているため、廃棄物も低減され、接着剤の熱劣化のリスクも最小限に抑えられる。図６に示されていない別の実施形態では、静止した分注ヘッドが、可動ベース上に取り付けられたターゲット基材に接着剤の溶融ビーズを適用する。

ここで、品質の高い適用を保証するためにセンサを用いてフィラメント接着剤をターゲット基材に適用し得る方法の説明に移り、図７はスキャン構成３００を示している。具体的には、ターゲットワークピース３０２が、スキャナ３０６によって放射線３０８を使用してスキャンされていることが示されている。スキャナ３０６は、制御システム３０４に通信可能に結合されている。スキャナ３０６は、ターゲット表面のトポグラフィを２次元超で（例えば、２Ｄ、２．５Ｄ、又は３Ｄのいずれか）マッピングする信号を取得することができる任意の好適なスキャナであり得る。２Ｄシステムは、コントラストベースの技術に依拠しているため、本用途には、３Ｄ技術が好ましい。例示的なスキャナとしては、カメラ、ビジョンシステム、レーザーレンジファインダ、写真測量システム、レーザースキャナ、及び構造化光イメージングシステムが挙げられる。一実施形態では、高解像度集束光学ビーム、プロフィロメータ、又はレーザー走査顕微鏡法を使用して、ターゲットワークピース３０２の２Ｄプロファイルを測定することができる。ＶＲシリーズ（Ｋｅｙｅｎｃｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｏｓａｋａ，Ｊａｐａｎ）又はＳＵＲＦＴＥＳＴ ＳＪシリーズ（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓａｋａｄｏ，Ｊａｐａｎ）を例示的なスキャナとして使用することができる。ターゲットワークピース３０２表面の面積平均は、光学散乱技術又は低エネルギー回折技術を使用することによっても取り込むことができる。走査型トンネル顕微鏡又は高解像度イメージングカメラを使用して、ターゲットワークピース３０２の３Ｄマップを取得することができる。放射線ベースのシステムが図に示されているが、プローブを使用してターゲット基材のトポグラフィを調べる機械的システムも使用することができる。ターゲットワークピースは、そのワークピースに関連する結合用途を有する任意のワークピースであり得る。これには、非限定的な実施例として、工業製造品、家電製品、ビークル、家庭用電化製品などが含まれる。制御システム３０４は、汎用又は専用のコンピュータ又は制御回路であり得る。制御システム３０４は、スキャナ３０６から信号を受信し、ターゲット基材３０２のデジタル第１トポグラフィを作成する。このトポグラフィは、基材３０２の３次元表面を画定する情報を含む。結果として生じるトポグラフィプロファイルは、一実施形態では、ターゲット基材３０２のタイプを示し、ターゲット基材の表面上のピークの高さについての、又はピーク間の距離についての平均値を定義する。トポグラフィプロファイルは、基材３０２の１つの「面」、又は基材３０２が多次元の複雑な形状である場合には、多くの面を含み得る。スキャナ３０６は、スキャン中に基材３０２がスキャナ３０６に対して移動するときに静止していてもよく、あるいはスキャナ３０６は、スキャン中に基材３０２に対して移動してもよい。モデルワークピースは、スキャナ３０６によってスキャンされ、結果として得られるデジタルトポグラフィ情報がコンピュータメモリ又はデータベースに記憶され、同じデザインの後続のワークピースに関連して検索及び利用され得る。あるいは、各ワークピースは、事前準備としてスキャナ３０６によって個別にスキャンされてもよい。この個別化されたターゲット基材のスキャンは、例えば、表面汚染物又は他の異常が存在し、接着剤の適用を妨げ得る場合など、特定のシナリオにおいて有益であり得る。例えば、スキャナ３０６は、油、水分、異物などの表面エネルギー汚染物質、又は接着剤ビーズ適用に悪影響を及ぼし得る他の欠陥を特定することができる。

ターゲット基材の第１のトポグラフィを取得又は生成すると、ビーズ適用計画が、その第１のトポグラフィについて決定又は検索される。ビーズ適用計画は、可動アーム２３０に連結された分注ヘッド２５０が、ターゲット基材上にフィラメント、つまりフィラメント接着剤ビーズを出力し得る方法を定義している。ビーズ適用計画には、例えば、場所を定義する情報、及び適用するべきビーズの領域及びタイプ（２つ以上のタイプ、例えば、リボンプロファイル又は円形プロファイル、あるいは別のタイプの接着剤がある場合）が含まれる。ビーズ適用計画はまた、ターゲット基材へのビーズ適用の順序も定義し得る。ビーズ適用計画は、コンピュータ上のコンピュータプログラム内の規則を使用して自動的に計算されることができ、その後、いくつかの実施形態では、人間の操作者によって検証されることができるか、あるいは人間の操作者によってコンピュータシステムを使用して大部分が定義されることができる。更に、人間の操作者は、コンピュータが提案した適用計画を修正又は拡張することができる。一実施形態では、ターゲット基材に嵌合される部品の表面トポグラフィもデジタルで利用可能であり、この情報は、ビーズ適用計画を設計するためにコンピュータシステムで利用可能である。ターゲット基材に嵌合される部品の表面トポグラフィを利用できるようにすることで、接着剤結合線のより良好な設計、すなわち、例えば、一部の領域では、適用されたビーズは薄く広い必要があり、他の領域では、適用されたビーズは狭く厚い必要があるなど、が可能になる。結果として生じるビーズ適用計画は、例えば、ＸＭＬファイル又は任意の他の適切な形式で記憶され得る。結果として得られたビーズ適用計画は、ローカルに、ストレージクラウドに、又は任意の他の適切な場所若しくは媒体内に、記憶され得る。ターゲットトポグラフィのスキャンにより、反りなど、ビーズ適用計画によって対処されることができる部分異常が生じ得るか、あるいは、ターゲット基材が更なる処理に適していない（例えば、ターゲット基材が、破損している、又は他の欠陥を有する）ことを示す情報をもたらし得る。更に、スキャンは、例えば、油、水、又は残留物などの外来汚染物質の存在など、ターゲット基材に関連する表面エネルギーの不規則性を明らかにし得る。適用の詳細によっては、表面エネルギー不規則性の存在は、その部品が更なる処理に適していることを意味する場合と、意味しない場合がある。

適用計画とともに、ターゲット基材に関連する性能基準もまた定義される。繰り返しになるが、これは、基材トポグラフィに規則のセットを適用するコンピュータによって定義され、その後、必要に応じて人間の操作者によって検証されることができるか、あるいは、人間の操作者によってコンピュータを使用して設計されることができる。性能基準とは、ターゲット基材上での許容可能なビーズ適用の特性を定義する規則である。例えば、性能基準は、接着剤が適用されるパターン、最小ビーズ幅、厚さ若しくは体積、適用領域での許容可能な被覆率、接着剤を含有することができない領域、又はセンサ検証のターゲットとなるターゲット基材上の許容可能なビーズ適用を定義する任意の他の基準を、定義し得る。典型的なエラー条件、即ち一般的なエラー及びワークピースに特有のエラーの両方、もまた定義することができる。例えば、ビーズの適用中の開始／停止事象は、コーキングのビーズの適用を開始及び停止した場合と同様の、ビーズ形状に関連する特定の視覚的異常で現れることがある。開始／停止事象は、ターゲットワークピースのある特定の領域では問題がないものとして定義され得るが、他の領域では許容不可能である。開始／停止事象の性質に応じて、ビーズがターゲットワークピースの特定の領域で不足していると判定された場合、可能性のある回復条件（例えば、ビーズの増強）も定義することができる。定義され得る別のエラー条件は、フィラメント接着剤のビーズが様々な理由で適切に押し出されないスパッタリングである。スパッタリングは、典型的には、空気が分注ヘッドに閉じ込められること、接着剤が分注ヘッドを通って移動する間に大量の剪断を生成すること、又はシステムが効果的に管理することができる以上の熱を生成するか若しくはシステムが効果的に管理することができる以上の熱に曝露されること、で定義される。この状態は、フィラメント接着剤が、尽きるか又は繰り出しを停止した場合に存在することがあり、又は、分注ヘッドの他のエラー条件（詰まり、モータの故障など）に基づいて存在することがある。開始／停止事象と同様に、スパッタリングは、ターゲットワークピースのある特定の領域において問題となる場合とならない場合とがあり、スパッタリングの許容性は、例えば、スパッタリングされる体積の関数であり得る。これは、いくつかの実施形態では、性能基準において定義される。所与の領域における接着剤の最小体積出力もまた、性能基準の態様であり得る。更に、適切な修正処置を定義することもでき、例えば、ある領域ではビーズ増強が適切であるが、別の領域ではそのピースを完全にやり直す必要があるか又は人間の操作者の注意を必要とする場合、これもまた性能基準において定義することができる。別の条件を条件とする修正処置の概念は、条件付き修正処置と呼ばれ、このような場合、修正処置（例えば、ビーズの増強、すなわち、例えば、エラー条件が存在する領域に新たなビーズを更に適用する）と条件付き態様（例えば、ターゲット基材のこの領域における）との両方が、性能基準の一部として両方とも定義されることになる。

ビーズ適用計画及び性能基準の両方は、任意の好適なコンピュータ可読媒体で定義され得る。例えば、テキストファイル若しくはＸＭＬファイル、又は任意の他の好適なマークアップ言語を使用すること。１つ以上のデータベースサーバ上で実行されるデータベース管理システム（ＤＢＭＳ）も使用することができる。データベース管理システムは、リレーショナルデータベース管理システム（ＲＤＢＭＳ）、階層型データベース管理システム（ＨＤＢＭＳ）、多次元データベース管理システム（ＭＤＢＭＳ）、オブジェクト指向データベース管理システム（ＯＤＢＭＳ若しくはＯＯＤＢＭＳ）、又はオブジェクトリレーショナルデータベース管理システム（ＯＲＤＢＭＳ）であってもよい。ビーズ適用計画を記述したデータは、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＳＱＬサーバなど、単一のリレーショナルデータベース内に記憶されることができる。ビーズ適用計画は、一実施形態では、制御アーム及び分注ヘッドの移動を定義することができるが、より好ましくは、図７に関する説明と関連して取得されたターゲット基材のトポグラフィマップを含み、様々なビーズ分注のための適用順序を代わりに定義し、次いで接着剤ビーズの実際の分注と関連付けられた制御システムが、ビーズ適用計画を受け取り、それを、その計画に従って分注ヘッドに接着剤ビーズを分注させるために必要な特定のコマンドに変換することになる。

ここで図８を参照すると、ターゲット基材３０２が再び示されているが、ここでは、ターゲット基材３０２は、リボンプロファイルの接着剤３１０の第１のビーズ及び円形プロファイルのビーズ接着剤２３８を含んでおり、接着剤２３８は、図６に関して前述した分注ヘッド２５０及び分注システムによって適用されている最中である（特に記載のない限り、同様の番号は同様の要素を指す）。プロセス及びメモリを有するコンピュータである制御システム２７６が、アプリケータに通信可能に結合されて示されている。それぞれが異なるプロファイルを有する２つの別個のビーズが図８に示されているが、他の任意の数のビーズプロファイルを、実用的な任意のパターンで使用することができる。図８に示されるビーズを、上記のように、ビーズ適用計画に従って堆積させた。図１０に関して後でより十分に説明されるビーズプロファイルは、分注ヘッド２５０の押出オリフィス２８５を変えることによって変更することができる。これは手動で行うことができ、例えば、制御システム２７６は、ビーズ適用計画を解釈して、別の押出オリフィスを要求してもよく、作業者が押出オリフィスを変えるように可聴又は視覚的警告を発することができ、あるいは、好ましくは、このことは、制御システム２７６が押出オリフィス交換ルーチンに入ることによって自動的に行われ、これにより、分注ヘッドをオリフィスストレージアレイ２８０に移動させ、第１のプロファイルの１つの押出オリフィスを第２のプロファイルの第２の押出オリフィスと交換させる。図８は、異なるプロファイルを有する２つの押出オリフィスを示しており、押出オリフィス２８１は、堆積されたビーズ３１０などのリボンプロファイルを堆積するのに適したリボンスタイルのオリフィスであり得、又は押出オリフィス２８３は、小さな円形ビーズプロファイルであり得る。

図９は、適用シナリオ３４０でターゲット基材３４２に適用されたリボンプロファイルを有するビーズ３１０を示す。この種のプロファイルは、その後プラカード又は更に大きな表面積の基材を適用するのに適し得る。

図１０は、様々な押出オリフィスを用いて形成することができるビーズプロファイルの非限定的な例を示す。長方形ビーズ３５０；円形ビーズ３５２；リボンビーズ３５４；卵形ビーズ３５６；及び三角形ビーズ３５８が、全て示されている。必要に応じて、他の押出プロファイルが可能である。

図１１は、フィラメント接着剤のビーズをターゲット基材に適用する方法５００を示す。最初に、（工程５５２）ターゲット基材のトポロジーマップが作成される。これは、図７に関して更に上記した。ターゲット基材トポグラフィが既知である場合、この工程は省略されてもよく、その基材トポグラフィが直接利用した。次に、工程５５４において、図８に関して説明したように、ビーズ適用計画及び性能基準が、ロードされるか、又は受信される。次に、フィラメント接着剤のビーズが、ビーズ適用計画に従って、コンピュータ制御された分注ヘッドを用いて適用される（工程５５６）。センサであって、図７に関して説明したようにターゲット基材のトポグラフィマップを作成するために使用されるのと同じセンサであってもよく、上述のように異なるセンサであってもよいセンサが、次に、分注されたビーズに関連するセンサ入力を受信する（工程５５８）。このセンサは、適用されたビーズと組み合わされたターゲット基材の任意の有用な特性を感知することができる。例えば、センサは、適用されたビーズが基材上で存在している場所をスキャンすることができ、プロファイリングされたビーズをスキャンして判定することもでき、又は被覆率をスキャンして判定することもできる。センサは、ターゲット基材のある領域におけるビーズプロファイル又はビーズの体積をスキャンすることができる。次に、工程５６０では、センサ入力が、ターゲット基材の性能基準と比較される。性能基準は、図８に関して上述したものである。例えば、特定の基材の性能基準は、ターゲット基材の特定の領域がその上に特定の体積の接着剤、又は特定の被覆％を有する必要があることを指定し得る。性能基準はまた、エラー条件のタイプに対して有効な修正処置を定義することもできる。例えば、ターゲット基材の特定の領域において、十分な接着剤が適用されていないことがスキャンにより明らかになった場合、修正処置は、ビーズ増強（例えば、再適用）が有効な修正処置であることを示す論理ほどに単純となり得る。他の領域では、ビーズ適用が有効ではない可能性もあり、これは、例えば、ビーズ適用が、ある特定の領域に過剰な量の接着剤をもたらす場合があり、このことが、用途に基づいて許容可能である場合も許容不可能である場合もあるためである。

センサ入力と性能基準との比較の結果は、第２のビーズ適用計画となり、第２のビーズ適用計画は、性能基準に示される任意の有効な修正処置と整合している。例えば、第２の適用計画は、後続のビーズ適用計画を定義した情報を含むことになる。これは、必要に応じて様々に異なる押出プロファイルを有する適用ヘッドを使用して、ある特定の領域においてビーズを増強することを含み得る。また、適用後のビーズプロファイルレビューが、他の情報、例えば、押し出されたビーズが基材上にどれだけうまく配置されたか、を提供してもよい。例えば、あるビーズプロファイルは、表面上で接着剤が濡れている程度を示し得る。

最後に、フィラメント接着剤の２番目のビーズが、２番目のビーズ適用計画と整合的にターゲット基材に適用される。いくつかの実施形態では、これは、１番目の適用計画のビーズの適用及び検査の直後に、以前にターゲット基材に適用された接着剤が冷えすぎないうちに行われる。

図１１に概説されるこの基本的なプロセスは、ターゲット基材の複雑さ、適用計画の複雑さ、及びエラーの傾向に応じて、更に１回、又は更に数回繰り返され得る。反復するたびに、更なるビーズ適用計画がもたらされ、更なるビーズ適用計画は、理論的には、全ての性能基準が満たされるまで、反復するたびに縮小されることになる。

材料の調製及び評価
このセクションでは、上記のように、及び上記の方法によって増強及び拡張されるように、分注ヘッドを使用してフィラメント接着剤の作製及び堆積について説明する。

試験方法：
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。

静的剪断強度試験：幅１２．５ミリメートル×厚さ１．５ミリメートル×長さ２５．４ミリメートルの試料接着剤のストリップを、アルミニウムクーポン上に、ストリップの長さがアルミニウムクーポンの幅にわたる状態で直接分注した。アルミニウムクーポンは、アルミニウムプラーク材料（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 Ｃｏｄｅ ９９０ＭＸ）を、幅２５．４ミリメートル×長さ５０ミリメートルの小片に切り出すことによって製作され、結合させた試料を試験フックに吊り下げるための６ミリメートルの穴を、狭い縁部の中央に設けた。室温まで１０分間冷却した後、露出した試料接着剤表面に、幅２５．４ミリメートル×長さ１２０ミリメートルのアルミニウム箔ストリップを、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。箔の尾部をループ状に巻いて、ステープル留めした。結合させた試料を、２５℃及び湿度５０％で、４時間の放置時間に付した。試験パネルを室温においてフックに垂直に取り付け、アルミニウム箔のループ部に２５０グラムの重りを取り付けた。試料がプラスチック基材から落下する、吊り下げ時間を記録した。破断が生じなかった場合には、７２時間後に試験を停止した。

自己接着試験：保管中にコアシースフィラメントが一体に融合又はブロック化しないことが望ましい。シース材料は、コア接着剤を被覆する非接着面を提供する。候補となるシース材料が、「非粘着性」であるという要件を満たすか否かを判定するために、純粋なシース材料のフィルムに対して自己接着試験を実施した。クーポン（２５ミリメートル×７５ミリメートル×０．８ミリメートル）を切り取った。各材料に関して、２つのクーポンを互いに積み重ね、オーブン内の平坦表面上に配置した。２つのクーポンの上に、７５０グラムの重り（直径４３ミリメートル、平底）を、フィルムの上で重りが中央にある状態で配置した。オーブンを摂氏５０度まで加熱して、その条件で試料を４時間放置した後、室温まで冷却した。静的Ｔ型剥離試験を使用して、合格／不合格を評価した。一方のクーポンの端部を、静止フレームに固定し、他方のクーポンの対応する端部に、２５０ｇの重りを取り付けた。フィルムが可撓性であり剥離し始めた場合には、それらはＴ字形状を形成した。第２のクーポンに重りを適用してから３分以内に、この静的な２５０グラムの荷重で２つのクーポンを分離することが可能であった場合には、その試料を合格と見なし、非粘着性とした。そうではなく、２つのクーポンが接着したまま維持されていた場合には、不合格と見なした。

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、３００～４００ナノメートル（ｎｍ）の発光の約９０％を有する、ランプから供給された。

工程２：試料接着剤組成物の製作
アクリル樹脂（工程１で製作されたもの）及びＮｕｃｒｅｌを同軸で共押出しして、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。

工程３：試料接着剤の分注
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。

材料を６０秒間収集して、分注された材料を秤量することによって、ディスペンサのスループットを測定した。

スループット測定に加えて、接着剤の結合性能を、工程２の接着剤を使用して評価した。分注ヘッドの下で基材を毎秒２５ミリメートルで手動で移動させることによって、コーティングした。分注中の、基材とノズルとの間の間隙は、１ミリメートルとした。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 Ｃｏｄｅ ９９０ＭＸ）及び木材（厚さ１２．７、幅７６．２ｍｍ、長さ３００ｍｍのＳ４Ｓポプラ）の基材に、追加的な洗浄工程又はプライマー処理工程をなにも施さずに、受け入れたままで剥離強度試験を行った。次いで、結合させた試験片を、９０°剥離強度及び静的剪断強度について評価した。結果を表３に表す。

比較例
工程２の接着剤との比較のために、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対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対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°剥離強度試験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 Ｃｏｄｅ ９９０ＭＸ）及び木材（厚さ１２．７、幅７６．２ｍｍ、長さ３００ｍｍのＳ４Ｓポプラ）の基材に、追加的な洗浄工程又はプライマー処理工程をなにも施さずに、受け入れたままで剥離強度試験を行った。結果を表３に表す。

スクリューの作製：
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）三軸立型エンドミルで機械加工した。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、スクリューの他の半分を機械加工した。

バレルの作製：
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三軸立型エンドミルで機械加工した。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リング加工し、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のミリング加工操作を実行した。

ロボット取り付けブラケットの作製：
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セットの貫通穴を、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設けた。

ギヤボックス取り付けブラケットの作製：
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、ギヤボックスの面に接続するための穴を特徴とするものとした。

バレル取り付けブラケットの作製：
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の面に接続するための穴を特徴とするものとした。

分注ノズルの作製：
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している０．６４ｃｍ（０．２５インチ）の穴を有するものとした。

位置合わせホイールの作製：
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。

位置合わせホイール加熱ブロックの作製：
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、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。

熱シールドの作製：
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。

分注ヘッドの組み立て：
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、各側のワッシャとともにスラスト軸受を、スクリューシャフトに配置した。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。

上記の特許出願において引用された全ての参考文献、特許文献及び特許出願は、一貫した形でその全文が参照により本明細書に組み込まれる。組み込まれた参照文献の部分と本出願との間に不一致又は矛盾がある場合、前述の記載における情報が優先される。前述の記載は、当業者が、特許請求の範囲に記載の開示を実践することを可能にするためのものであり、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではなく、本開示の範囲は特許請求の範囲及びその全ての等価物によって定義される。

Claims (23)

1. 基材トポグラフィを有するターゲット基材にフィラメント接着剤のビーズを自動的に適用する方法であって、
   ビーズ適用計画を定義しているデジタル入力及び前記基材トポグラフィに関連する性能基準をプロセッサにおいて受信することと、
   前記ビーズ適用計画に従って、分注ヘッドを有する分注システムに、溶融したコアシースフィラメント接着剤のビーズの第１のセットを分注させる信号を、前記プロセッサから提供することと、
   押し出されたコアシースフィラメント接着剤のビーズの分注された第１のセットに関連する第１のセンサ入力を、前記プロセッサにおいて受信することと、
   前記適用計画及び前記性能基準に関連する第１のセンサ入力を、前記プロセッサにおいて分析して、前記押し出されたコアシースフィラメント接着剤のビーズの分注された第１のセットに関連する欠陥を計算すること、及び前記計算された欠陥を修復するために第２のビーズ適用計画を作成することと、
   前記第２のビーズ適用計画に従って、分注ヘッドを有する前記分注システムに、押し出されたコアシースフィラメントのビーズの第２のセットを前記ターゲット基材へ分注させる信号を、前記プロセッサから提供することと、を含む方法。
2. スキャン装置から信号を受信して、前記基材トポグラフィを画定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記基材トポグラフィが、前記基材トポグラフィに関連する表面エネルギーの不規則性の表示を更に含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記表面エネルギーの不規則性が、油性液体の存在、水分の存在、又は別の汚染物質の存在を含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記ビーズ適用計画が、前記表面エネルギーの不規則性に特化した命令を含む、請求項３に記載の方法。
6. コアシースフィラメント接着剤のビーズの前記分注された第１のセットに関連する欠陥が、停止／開始事象又はスパッタリングに関連する欠陥を含む、請求項１に記載の方法。
7. コアシースフィラメント接着剤のビーズの前記分注された第１のセットに関連する欠陥が、感知された前記接着剤の体積が、接着剤の目標体積と一定しない体積異常を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記適用性能基準が、許容可能な適用条件を定義している、請求項１に記載の方法。
9. 前記適用性能基準が、欠陥に対する許容可能な補修措置を更に定義している、請求項８に記載の方法。
10. 前記許容可能な補修措置が、ビーズの増強を指定している、請求項９に記載の方法。
11. 性能基準が、欠陥に対処するためにビーズの増強が許可可能か否かを指定している、請求項１に記載の方法。
12. 前記性能基準が、前記ターゲット基材の、接着剤が許可されていない領域を指定している、請求項１に記載の方法。
13. 前記フィラメント接着剤が、感圧接着剤である、請求項１に記載の方法。
14. 前記フィラメント接着剤が、コアシース接着剤である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記分注ヘッドが、
    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と、を備える、請求項１に記載の方法。
16. 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１５に記載の方法。
17. 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１４に記載の方法。
18. 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１７に記載の方法。
19. 前記注入口が、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、傾斜ニップ点を有する、請求項１５に記載の方法。
20. 前記鋭角が１３度～５３度である、請求項１９に記載の方法。
21. 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１５に記載の方法。
22. 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１５に記載の方法。
23. 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１５に記載の方法。

Images