KR20220116476A - 필라멘트 접착제를 적용하는 방법 - Google Patents

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마크 이 나피에랄라
조엘 제이 브래들리
토마스 큐 차스텍
니콜라스 지 다이쇼
에리히 에이 미엘케
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

필라멘트 접착제를 목표 기재(substrate) 상에 분배하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 필라멘트 접착제는 비드 적용 계획에 따라 목표 기재에 적용되고, 이어서 적용된 비드는 성능 기준에 대해 확인된다. 제2 비드 적용 계획이 생성되고, 후속 필라멘트 비드가 제2 비드 적용 계획에 따라 적용된다.

Description

필라멘트 접착제를 적용하는 방법
필라멘트 접착제를 분배하기 위한 시스템 및 방법과 함께 그 구성요소 및 방법이 제공된다. 제공된 분배기는, 예를 들어 접합 표면에 감압 접착제를 적용함에 있어서, 유용할 수 있다.
감압 접착제는 압력의 인가 시 기재(substrate)에 접착되는 재료이다. 이는 접착제 접합을 제공하기 위해 용매, 물, 또는 열을 필요로 하지 않는다. 최신 기술의 감압 접착제는 매우 높은 접합 성능을 달성할 수 있으며, 많은 산업적 응용에서 전통적인 기계적 체결구(fastener)를 대체할 수 있다. 이들 접합 해결책은 또한 경제적이고 사용이 용이하다.
종래의 감압 접착제는 얇고 평평하며, 일반적으로 시트(sheet) 또는 롤 형태로 분배된다. 그러나, 소정 응용에서, 감압 접착제가 현장에서 형성되는 것이 유리할 수 있다. 자동차 접합 응용에서, 예를 들어 부품의 접합 표면은 증가된 기계적 보유를 제공하기 위해 비평면일 수 있다. 일부 부품은, 적절한 접합 강도를 얻기 위해, 리브 형성된(ribbed) 구조체 내로의 감압 접착제의 상당한 침투를 필요로 하는 리브 형성된 접합 표면을 가질 수 있다.
더욱이, 많은 자동차 응용 분야에서 사용되는 한 가지 통상적인 플라스틱은 폴리프로필렌과 유사한 저 표면 에너지 플라스틱인 열가소성 올레핀(thermoplastic olefin)("TPO", 때때로 "PP/EPDM"으로 지칭됨)이다. 통상의 감압 접착제는 이들 및 유사한 플라스틱 상에서 고도의 "습윤"(wet out)을 달성하지 않아, 접착제와 기재 사이에서 감소된 표면적을 초래한다. 프라이머 및 다른 표면 처리가 "습윤"을 개선하기 위해 사용될 수 있지만, 이들은 접합의 복잡성 및 비용을 부가시킨다. 이러한 이유로, 비평면형의 낮은 표면 에너지 기재에 대한 접합은 어려운 기술적 문제를 남긴다.
컴퓨터 프로세서에 통신 가능하게 결합되고 분배 헤드 및 적용 센서를 갖는 자율 로봇식 적용 장치를 사용하여, 필라멘트 접착제의 비드를 목표 영역에 적용하기 위한 시스템 및 방법이 본 명세서에 제공된다. 일 실시 형태에서, 적용 장치는 컴퓨터 프로세서 제어식 적용 아암을 포함하고, 목표 기재는 고정되며; 다른 실시 형태에서, 적용 장치는 고정 분배 헤드를 갖는, 목표 기재에 결합된 가동 기재를 포함한다. 목표 기재의 제1 토포그래피(topography)는 비드 적용 계획뿐만 아니라 이 적용 계획과 연관된 성능 기준을 결정하기 위해 매핑되고 분석된다. 이어서, 압출된 코어-시스 필라멘트의 제1 비드를 비드 적용 계획에 따라 적용한다. 이어서, 분배된 제1 비드와 연관된 제1 센서 입력이 수신되고, 적용 계획 및 성능 기준에 대해 비교된다. 이러한 분석에 기초하여, 원하는 기하학적 구조 또는 적용으로부터의 이탈(deviation)의 임계 수준이라면, 제2 비드 적용 계획이 계산된다. 이어서, 이러한 제2 비드 적용 계획은 컴퓨터 제어되는 로봇식 분배 헤드에 의해 실행될 수 있다.
필라멘트 접착제는, 고온 용융(hot melt) 형태로 분배되고 이어서 냉각되어 감압 접착제를 제공하는 접착제를 포함하는, 코어(core)/시스(sheath) 구성을 사용하는 것을 포함한다. 제공된 분배 장치를 사용하여 그리고 선택적으로 컴퓨터의 보조에 의해, 이들 접착제는 기재 상의 미리 결정된 위치에 정밀하게 적용될 수 있다. 감압 접착제의 크기 및 형상을 맞춤하는 능력은 제조자를 위한 개선된 다양성을 제공한다.
감압 접착제 코어를 갖는 코어-시스 접착제(즉, 코어-시스 PSA)는 몇몇 방식으로 종래의 필라멘트와 구별된다. 하나의 경우, 감압 접착제는 비교적 부드러운 점탄성 주도(consistency)를 갖는 경향이 있으며, 이는 감압 접착제를 많은 전통적인 FFF(용합 필라멘트 제작(fused filament fabrication)) 프린트헤드에 대해 어렵게 만든다. 이들 재료는 용융 구역 내로 밀어 넣어질 때 좌굴되고/되거나 막히는(jam) 경향이 있다. 일부 FFF 프린트헤드는 고무계(rubber-based) 필라멘트의 공급을 허용하는 추가된 공급 튜브 또는 가이드를 갖는다. 그러나, 이들 필라멘트는, 무엇보다도 전형적인 감압 접착제 재료보다 상당히 더 높은 쇼어(Shore) D 듀로미터(durometer)를 갖기 때문에, 성공적으로 공급될 수 있다.
다른 기술적 난제는 필라멘트 접착제 치수와 관련된다. 펌핑가능 접착제를 이용하는 산업적 응용에서는 약 4.5 내지 18 ㎏/hr(10 내지 40 lba/hr)의 재료 전달 속도를 필요로 한다. 대부분의 산업적 응용을 위한 원하는 처리량을 얻기 위해, 제공되는 필라멘트의 직경은 대체로 대략 6 밀리미터 이상으로 충분히 클 필요가 있다. 이는 3D 프린터에 사용되는 전통적인 필라멘트의 직경보다 수 배 더 클 수 있다.
코어-시스 PSA는 또한 전통적인 고온 용융 접착제와는 상이하게 거동한다. 전통적인 고온 용융 재료와는 달리, 코어-시스 PSA는 가열될 때 높은 용융 점도를 보유한다. 이는 기재 상의 분배된 접착제의 치수 안정성을 위해 바람직하다. 심지어 용융된 경우에도, 이들 재료는 그들이 배치되는 곳으로부터 적하되거나, 처지거나 또는 달리 이동하지 않을 것이다.
본 발명은 비드 적용 계획에 따라 코어-시스 PSA와 같은 필라멘트 접착제를 분배할 수 있는 분배 시스템을 기술한다. 적합한 기재는 불규칙한 표면, 복잡한 기하학적 구조, 및 가요성 매체를 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 이러한 감압 접착제의 추가적인 용도는 밀봉, 조밀한 공간에서의 접합, 패턴화된 접착제 배치, 및 소비자 전자장치 접합을 포함한다.
제1 태양에서, 필라멘트 접착제의 비드를 기재 토포그래피를 갖는 목표 기재에 적용하는 단계와 관련된 분배 방법이 기술되며, 이 방법은: 프로세서에서, 기재 토포그래피와 연관된 비드 적용 계획 및 성능 기준을 한정하는 디지털 입력을 수신하는 단계; 프로세서로부터, 분배 헤드를 갖는 분배 시스템이 비드 적용 계획에 따라 용융된 코어-시스 필라멘트 접착제의 제1 세트의 비드를 분배하게 하는 신호를 제공하는 단계; 프로세서에서, 압출된 코어-시스 필라멘트 접착제의 분배된 제1 세트의 비드와 연관된 제1 센서 입력을 수신하는 단계; 프로세서에서, 적용 계획 및 성능 기준과 관련하여 제1 센서 입력을 분석하여 압출된 코어-시스 필라멘트 접착제의 분배된 제1 세트의 비드와 연관된 결핍(deficiency)을 계산하고, 계산된 결핍을 치유하기 위해 제2 비드 적용 계획을 생성하는 단계; 및 프로세서로부터, 분배 헤드를 갖는 분배 시스템이 제2 비드 적용 계획에 따라 압출된 코어-시스 필라멘트의 제2 세트의 비드를 목표 기재에 분배하게 하는 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
도 1은 필라멘트 접착제의 사시도이다.
도 2는 예시적인 일 실시 형태에 따른 도 1의 필라멘트 접착제를 분배하기 위한 분배 헤드의 측단면도이다.
도 3은 소정의 내부 표면을 점선으로 나타내는, 도 2의 분배 헤드의 배럴 구성요소의 측면도이다.
도 4는 도 2의 분배 헤드의 스크루 구성요소의 측면도이다.
도 5는 도 4의 구성요소의 정단면도이다.
도 6은 도 1의 필라멘트 접착제 및 각각 도 2 및 도 3의 분배 헤드를 포함하는 시스템의 사시도이다.
도 7은 목표 기재의 도면이다.
도 8은 2가지 상이한 유형의 필라멘트 접착제를 사용하는 도 7에 도시된 목표 기재의 도면이다.
도 9는 리본 프로파일을 갖는 접착제의 비드의 평면도이다.
도 10은 상이한 비드 프로파일을 도시한다.
도 11은 필라멘트 접착제의 비드를 적용하는 예시적인 방법이다.
본 명세서 및 도면에서 도면 부호의 반복되는 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소를 나타내도록 의도된다. 본 발명의 원리의 범주 및 사상에 속하는 다수의 다른 변형 및 실시 형태가 당업자에 의해 안출될 수 있음을 이해하여야 한다. 도면은 축척대로 도시되지 않을 수 있다.
정의
본 명세서에 사용되는 바와 같이,
"접착제 접합 라인"은 2개의 접착된 부품들 사이의 접착제 접합 영역이다.
"주위 조건"은 섭씨 25도(25℃)의 온도 및 1 기압(약 100 킬로파스칼)의 압력을 의미한다.
"주위 온도"는 25℃의 온도를 의미한다.
"비드"는 분배된 상태의 필라멘트 접착제를 의미한다. 원형, 타원형, 리본형, 직사각형, 삼각형 등을 비롯하여 분배 헤드에 의해 정의된 바와 같은 임의의 실현 가능한 프로파일을 가질 수 있다.
"공칭 스크루 길이"는 압출 스크루의 플라이트 형성된 부분(flighted portion)(통상적으로 압출물과 접촉하게 되는 부분)의 길이를 지칭한다.
"비점착성"은, 재료를 파손(fracturing)하지 않으면서 재료를 그 자체로부터 박리하는 데 필요한 힘이 미리결정된 최대 임계량 이하인, "자가-접착 시험"에 합격한 재료를 지칭한다. 자가-접착 시험은 하기에 기재되어 있으며, 전형적으로 시스가 비점착성인지 아닌지를 결정하기 위해 시스 재료의 샘플에 대해 수행된다.
"감압 접착제"는 보통 실온에서 점착성이고, 약한 손가락 압력을 가함으로써 표면에 접착될 수 있으며, 따라서 감압성이 아닌 다른 유형의 접착제와 구별될 수 있는 재료를 지칭한다. 감압 접착제에 대한 일반적인 설명은 문헌[Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 13, Wiley-Interscience Publishers (New York, 1988)]에서 찾을 수 있다. 감압 접착제의 추가적인 설명은 문헌[Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol. 1, Interscience Publishers (New York, 1964)]에서 찾을 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "감압 접착제" 또는 "PSA"는 하기 특성을 갖는 점탄성 재료를 지칭한다: (1) 강력하고 영구적인 점착성, (2) 손가락 압력 이하의 압력으로 플루오로열가소성 필름 이외의 기재에 대한 접착성, 및 (3) 기재로부터 깨끗하게 이형되기에 충분한 응집 강도. 감압 접착제는 또한 문헌[Handbook of Pressure-Sensitive Adhesive Technology, D. Satas, 2nd ed., page 172 (1989)]에 기재된 달퀴스트(Dahlquist) 기준을 충족시킬 수 있다. 이러한 기준은 감압 접착제를 사용 온도에서(예를 들어, 15℃ 내지 35℃ 범위의 온도에서) 1초 크리프 컴플라이언스(creep compliance)가 1 × 10-6 ㎠/dyne 초과인 것으로 정의한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "바람직한" 및 "바람직하게는"은 소정의 상황 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는, 본 명세서에 기재된 실시 형태를 지칭한다. 그러나, 동일한 상황 또는 다른 상황 하에서, 다른 실시 형태가 또한 바람직할 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 암시하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수형("a," "an," 및 "the")은 그 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 단수형의 구성요소에 대한 언급은 하나 이상의 구성요소들과 당업자에게 공지된 그의 균등물들을 포함할 수 있다. 또한, 용어 "및/또는"은 열거된 요소들 중 하나 또는 전부, 또는 열거된 요소들 중 임의의 둘 이상의 조합을 의미한다.
용어 "포함하다" 및 이의 변형은 이러한 용어들이 수반된 기술 내용에 나타내는 제한적인 의미를 갖지 않는다는 것에 유의하여야 한다. 더욱이, 단수형, "적어도 하나" 및 "하나 이상"은 본 명세서에서 상호교환 가능하게 사용된다. 좌측, 우측, 전방, 후방, 상단, 하단, 측부, 상부, 하부, 수평, 수직 등과 같은 상대적인 용어가 본 명세서에서 사용될 수 있으며, 만일 그렇다면, 특정 도면에서 관찰된 조망으로부터 기인된다. 이들 용어는 단지 설명을 단순화하기 위하여 사용되지만 임의의 방식으로 본 발명의 범주를 제한하기 위해 사용되는 것은 아니다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "하나의 실시 형태", "소정 실시 형태", "하나 이상의 실시 형태" 또는 "일 실시 형태"에 대한 언급은 그 실시 형태와 관련하여 기재된 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 곳에서의 "하나 이상의 실시 형태에서", "소정 실시 형태에서", "일 실시 형태에서" 또는 "실시 형태에서"와 같은 어구의 표현은 반드시 본 발명의 동일한 실시 형태를 언급하는 것은 아니다. 적용가능한 경우, 상표명은 모두 대문자로 표기되어 있다.
본 명세서에 기술된 조립체 및 방법은 접착제를 용융된 형태로 기재 상으로 분배하는 데 유용하다. 분배되는 접착제는 선택적으로 감압 접착제이다. 일부 실시 형태에서, 분배되는 접착제는 기재 상에의 프라이머의 사전 적용 또는 표면 전처리를 불필요하게 하는 조성물을 갖는다. 전처리 또는 프라이밍 단계의 제거는 시간 및 비용을 절감하며, 사용자에게 매우 편리하다.
유리하게는, 제공된 조립체 및 방법은 필라멘트 접착제를 사용할 수 있다. 필라멘트 접착제는 연속하는 실-유사(thread-like) 구성으로 제공되는 접착제이다. 필라멘트 접착제는 바람직하게는 균일한 단면을 갖지만, 불균일한 단면을 또한 가질 수 있다. 유리하게는, 필라멘트 접착제는 스풀(spool)로부터 분배 헤드와 같은 분배 장치 내로 연속적으로 공급될 수 있다.
특히 유용한 필라멘트 접착제는 공계류 중인 미국 가특허 출원 제62/633,140호(냐리보(Nyaribo) 등)에 기술된 바와 같은 코어-시스 필라멘트 구성을 갖는다. 코어-시스 필라멘트 재료는 제1 재료(즉, 코어)가 제2 재료(즉, 시스)에 의해 둘러싸이는 구성을 갖는다. 바람직하게는, 코어 및 시스는 동심이며, 길이방향 공통축을 공유한다. 코어의 단부는 시스에 의해 둘러싸일 필요가 없다.
예시적인 필라멘트 접착제가 도 1에 도시되어 있으며, 이는 이하에서 도면 부호 100으로 지칭된다. 코어-시스 필라멘트 접착제(100)는 접착제 코어(102) 및 비점착성 시스(104)를 포함한다. 접착제 코어(102)는 주위 온도에서 감압 접착제이다. 도시된 바와 같이, 코어(102)는 원통형 외측 표면(106)을 갖고, 시스(104)는 코어(102)의 외측 표면(106) 둘레에서 연장된다. 코어-시스 필라멘트 접착제(100)는 여기에 도시된 바와 같이 대체로 원형인 단면을 갖지만, 다른 단면 형상(예컨대, 정사각형, 육각형, 장방형, 타원형 또는 다엽형 형상)이 또한 가능하다는 것이 이해될 것이다.
유리하게는, 비점착성 시스(104)는 필라멘트 접착제(100)가 그 자체에 점착되는 것을 방지하여, 스풀 상에서의 필라멘트 접착제(100)의 편리한 저장 및 취급을 가능하게 한다. 일부 실시 형태에서, 시스는 필라멘트 접착제가 롤 형태로 있는 동안 그 자체에 점착되는 것을 방지하는 분말 또는 다른 재료를 포함한다. 시스는 압출 공정 동안 코어 재료에 배합된다.
코어-시스 필라멘트의 직경은 특별히 제한되지 않는다. 필라멘트 직경의 선택에 영향을 주는 요인에는 접착제 분배기에 대한 크기 제약, 요구되는 접착제 처리량(throughput), 및 접착제 적용을 위한 정밀 요건이 포함된다. 코어-시스 필라멘트는 1 mm 내지 20 mm, 3 mm 내지 13 mm, 6 mm 내지 12 mm의, 또는 일부 실시 형태에서 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm 또는 20 mm이거나, 그보다 작거나 또는 그보다 큰 평균 직경을 포함할 수 있다. 필라멘트 접착제(100)는 비축 품목(stock item)일 수 있고, 적용에 적절한 임의의 길이로 제공될 수 있다.
본 명세서에 기술된 분배 방법은 적어도 일부가 예상되지 않은 많은 잠재적인 기술적 이점을 제공한다. 이러한 기술적 이점은, 일부 실시 형태에서, 분배 후 접착 특성의 보유, 저 휘발성 유기 화합물(VOC) 특성, 다이 커팅(die cutting)의 회피, 설계 유연성, 복잡한 비평면 접합 패턴의 달성, 얇고/얇거나 정교한 기재 상에서의 인쇄, 적은 재료의 사용/시스템 낭비 절감, 및 불규칙하고/하거나 복잡한 토폴로지(topology) 상에서의 인쇄를 포함한다.
본 발명에 따른 코어 시스 필라멘트 접착제는 임의의 공지된 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 이러한 필라멘트 접착제는 동축 다이를 통해 용융된 중합체를 압출함으로써 제조된다. 전술된 코어 시스 필라멘트 접착제에 관한 기술적 상세 사항, 선택사양 및 이점이 미국 가특허 출원 제62/633,140호(냐리보 등)에 기술되어 있다. 필라멘트 접착제 및 분배 시스템의 제조를 보여주는 추가의 실시 형태 및 실시예가 미국 가특허 출원 제62/907,325호(나피에랄라(Napierala) 등)에 나타난다.
도 2는 도 1의 필라멘트 접착제(100)를 수용, 용융, 혼합 및 분배하기 위한 구성을 갖는 분배 헤드(150)를 도시한다. 분배 헤드(150)는 배럴(152) 및 그 안에 수용되는 회전가능 스크루(154)를 포함한다. 기어 박스(156) 및 모터(158)가 스크루(154)에 작동식으로 결합되고, 모터 구동될 수 있는 정렬 휠(160)이 배럴(152)의 측부에 부착되며, 이를 통해 필라멘트가 분배 헤드(150) 내로 안내된다. 이들 구성요소 각각에 관한 추가의 상세 사항은 아래에 있다.
배럴(152)은 단축 압출기에 사용되는 배럴의 구성을 갖는다. 배럴(152)은 내측 표면(170)을 갖는데, 이는 원통형이고 둘러싸는 관계로 스크루(154)와 맞물린다. 내부 표면(170)은 배럴(152)의 말단부에 있는 출구(172)에서 종단된다. 출구(172)는 대체로 원형이지만, 또한 직사각형일 수 있거나 임의의 다른 적합한 형상을 가질 수 있다. 배럴(152)은 분배 작업 동안 내측 표면(170)을 가열하고 필라멘트 접착제를 용융시키기 위한 하나 이상의 매립된 가열 요소(보이지 않음)를 포함한다. 선택적으로, 배럴(152)의 내부 표면(170)은 배럴(152)과 압출된 접착제 사이의 마찰을 증가시키기 위해 홈이 형성되거나 달리 텍스처화될 수 있고, 일부 실시 형태에서 배럴(152)은 슬리브 삽입체를 포함한다.
다시 도 2을 참조하면, 입구(174)가 필라멘트 접착제를 수용하기 위해 배럴의 상부 면을 통해 연장된다. 추가로 도시된 바와 같이, 입구(174)는 전방 측벽(176)을 포함하고, 이 전방 측벽은 전방 측벽(176)이 스크루(154)의 외측 표면에 대해 수렴하는 경사진 닙 지점(beveled nip point)을 한정한다. 유리하게는, 경사진 닙 지점은 필라멘트 접착제가 배럴(152) 내로 흡인될 때 필라멘트 접착제의 손상을 방지한다. 경사진 닙 지점은 작업자의 조력에 대한 필요 없이 필라멘트 접착제가 배럴(152) 내로 연속적으로 공급될 수 있게 하는 강건한 공급 메커니즘의 일부이고, 일부 실시 형태에서 압출된 필라멘트 접착제가 때때로 입구에서 축적될 수 있기 때문에 세정으로 보조할 수 있다.
분배 헤드(150)를 위한 구동 메커니즘은 기어박스(156) 및 모터(158)에 의해 제공된다. 일부 실시 형태에서, 분배 헤드(150)는 회전가능 스크루(154)의 속도 및/또는 토크의 조절을 가능하게 하는 제어부를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 모터(158)는 서보 모터이다. 서보 모터들은 이들이 광범위한 회전 속도에 걸쳐 높은 정도의 토크를 제공할 수 있기 때문에 유리하다.
도시된 바와 같이, 입구(174)는 일반적으로 역 깔때기의 형상을 가지며, 여기서 입구(174)의 횡방향 단면적은 스크루(154)에의 근접성이 증가함에 따라 증가한다. 입구(174)는 하나 이상의 측벽, 예를 들어 도시된 바와 같은 전방 측벽(176)을 갖는다. 전방 측벽(176)은 평면 또는 곡면일 수 있다. 횡방향에서 볼 때, 전방 측벽(176)의 적어도 일부분은 스크루(154)의 길이방향 축에 대해 예각으로 연장된다. 필라멘트 접착제의 공급을 용이하게 하는 예각은 10도 내지 70도, 18도 내지 43도, 23도 내지 33도, 또는 일부 실시 형태에서, 10도, 13도, 15도, 17도, 20도, 22도, 25도, 27도, 30도, 32도, 35도, 37도, 40도, 42도, 45도, 47도, 50도, 53도, 55도, 57도, 60도, 65도 또는 70도이거나 그보다 작거나 또는 그보다 클 수 있다.
도 3은 입구(174)의 형상에 관한 추가의 상세 사항을 나타내는 배럴(152)의 평면도를 도시한다. 입구(174)는 외측 진입부(entrance)(175), 및 외측 진입부(175)로부터 연장되고 점선으로 도시된 가려진 표면들을 포함한다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 전방 측벽(176)은 평면이 아니라 복잡한 복합 곡률을 갖는다. 전방 측벽(176)을 포함하는 입구(174)의 만곡된 표면들은 필라멘트 접착제가 공급되고 있을 때 이를 수용하기 위해 배럴(152)의 내측 표면(170) 내에 리세스(recess)를 집합적으로 한정한다. 전체적으로, 입구(174)는 공칭 스크루 길이의 10 퍼센트(%) 내지 40%, 15% 내지 35%, 20% 내지 30%, 또는 일부 실시 형태에서, 10%, 12%, 15%, 17%, 20%, 22%, 25%, 27%, 30%, 32%, 35%, 37%로, 이보다 더 작게 또는 이보다 더 크게 연장될 수 있다.
입구(174)에 의해 한계가 정해지는 리세스는, 여기에서처럼, 스크루(154)에 대해 축방향 및 원주 방향 둘 모두를 따라 연장될 수 있다. 필라멘트 접착제가 배럴(152) 내에서 이동하기 위한 공간을 제공함으로써, 리세스는 회전가능 스크루(154)의 플라이트들이 분배 헤드(150)의 작동 동안에 필라멘트 접착제를 절단할 가능성을 감소시킨다. 이는 편리하지 않은데, 그 이유는 필라멘트 손상은 분배 공정을 방해하며 공정을 재개하기 전에 작업자가 필라멘트 접착제를 분배 헤드(150) 내로 수동으로 재삽입할 것을 필요로 하기 때문이다.
도 4 및 도 5는 스크루(154)의 특징부를 더 상세히 도시한다. 스크루(154)는 구동 기구에 결합하기 위해 일 단부에서 섕크(shank)(180)를 포함한다. 섕크(180)는 길이를 따라 점진적으로 증가하는 직경을 갖는 샤프트(182)에 연결된다. 스크루(154)가 배럴(152) 내에서 회전함에 따라 용융된 재료를 전방 방향으로 이송하기 위한 나선형 플라이트(184)가 샤프트(182) 둘레에서 연장되고 있다.
필라멘트 접착제가 분배 헤드(150) 내로 공급되는 곳에 근접하여, 도 5의 단면도에 또한 도시된 바와 같이, 파지 러그(gripping lug)(186)를 제공하기 위해 나선형 플라이트(184) 내에 노치(188)가 제공된다. 파지 러그(186)는 연속적인 필라멘트 접착제를 파지하고 입구(174)를 통해 배럴(152) 내로 능동적으로 당기는 것을 돕는 추가의 에지를 제공한다. 이는, 필라멘트 접착제의 좌굴(buckling) 및 뒤틀림(kinking)을 유발할 수 있는, 접착제가 공급 구역 내로 밀어 넣어질 것을 필요로 하는 공급 기구에 비해 상당한 이점이다. 파지 러그(186)는 공칭 스크루 길이의 1% 내지 30%, 3% 내지 25%, 5% 내지 20%에 걸쳐, 또는 일부 실시 형태에서 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 22%, 25%, 27% 또는 30%에 걸쳐, 그보다 적게 또는 그보다 많이 연장될 수 있다. 파지 러그가 너무 얕으면, 이들은 필라멘트를 입구로 효과적으로 당기지 않을 것이다. 이들이 너무 깊으면, 이들은 배럴 아래로 길이 방향으로 이동될 수 있는 속도보다 더 큰 속도로 필라멘트를 당길 것이고, 따라서 분배를 방해할 수 있는 입구에서 접착제의 축적을 유발할 것이다.
스크루(154)의 반대쪽 단부 상에 혼합 섹션(190)이 위치된다. 혼합 섹션(190)은 복수의 원통형 포스트(post)(192)를 포함한다. 그러나, 혼합 섹션(190)은 도 4에 도시되지 않은 다른 구성으로 나타내어질 수 있다. 채용될 수 있는 다른 스크루 특징부들은 (매독(Maddock) 혼합기에서 보여지는 바와 같은) 플루트 형성된(fluted) 실린더, (색스턴(Saxton) 혼합기에서 보여지는 바와 같은) 크로스컷(crosscut)을 갖는 조밀하게 플라이트 형성된 스크루 섹션, 또는 파인애플(pineapple) 혼합기에 사용되는 것들을 비롯한 다양한 공지된 포스트 패턴 중 임의의 것을 포함한다. 선택적으로, 포스트 또는 핀은 배럴(152)의 내부 측벽 상에 배치되고 혼합 공정을 보조할 수 있으며; 그러한 경우, 간섭을 피하기 위해 스크루(154)의 플라이트 내에 크로스컷이 존재할 수 있다.
혼합 섹션(190)의 길이는 특별히 제한되지 않으며, 압출되는 접착제 조성물 및 필라멘트 접착제의 공급 속도를 비롯한 다양한 인자에 좌우될 수 있다. 혼합 섹션(190)은 공칭 스크루 길이의 5% 내지 30%, 7% 내지 25%, 8% 내지 20%일 수 있거나, 또는 일부 실시 형태에서 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 22%, 25%, 27%, 30% 또는 35%이거나, 그보다 작거나 그보다 클 수 있다.
비교적 컴팩트한 인클로저 내에서의 필라멘트 접착제의 효과적인 용융, 혼합 및 분배를 위해, 공칭 스크루 길이 및 스크루 직경의 비는 8:1 내지 20:1, 9:1 내지 17:1, 10:1 내지 14:1일 수 있거나, 또는 일부 실시 형태에서 8:1, 9:1, 10:1, 11:1, 12:1, 13:1, 14:1, 15:1, 16:1, 17:1, 18:1, 19:1, 또는 20:1이거나, 그보다 작거나 또는 그보다 클 수 있다.
제공된 분배 헤드(150)는 상당한 처리량을 나타낼 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 분배 헤드는 접착제 조성물을 3 ㎏/hr 이상, 4 ㎏/hr 이상, 5 ㎏/hr 이상, 6 ㎏/hr 이상, 7 ㎏/hr 이상, 8 ㎏/hr 이상, 또는 20 ㎏/hr 이상의 처리량으로 분배할 수 있다.
도 6은 가동 아암(230)의 단부에 부착하기 위한 장착부가 갖춰진 분배 헤드(250)를 포함하는 분배 시스템(228)의 개략도를 나타낸다. 분배 헤드(250)는 전술된 바와 같이 분배 헤드(150)의 특징부와 유사한 특징부를 가질 수 있다. 가동 아암(230)은 테이블(232)에 부착되고, 분배 헤드(250)가 최대 6 자유도로 병진운동 및 회전될 수 있도록 임의의 개수의 조인트를 가질 수 있다. 가동 아암(230)은 분배 헤드(250)가 정밀성 및 재현성을 가지고 테이블(232)에 대한 광범위한 위치들에 걸쳐 접착제 조성물을 분배하게 한다.
선택적으로 그리고 도시된 바와 같이, 분배 시스템(228)은 도 6에 도시된 바와 같이 분배 헤드(250) 내로 연속적으로 공급하기 위한 필라멘트 접착제(234)를 추가로 포함한다. 필라멘트 접착제(234)는 도시된 바와 같이 스풀(236)로부터 연속적으로 권취해제될 수 있다. 분배 시스템(228)의 다른 구성요소에 대한 스풀(236)의 위치가 중요하지 않으며 편리한 곳에 장착될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 스풀(236)은 테이블(232) 또는 그 상의 구조체에 고정될 수 있다.
도 6의 분배 헤드(250)는 접착제 조성물(238)을 고온 용융된 형태로 기재(240)의 접합 표면 상으로 분배하는 것으로 도시되어 있다. 기재(240)는 제한될 필요가 없으며, 예를 들어 조립체에 접착 결합되는 산업용 부품일 수 있다. 선택사양으로서, 기재(240)는 테이블(232) 상에 장착되고, 이로써 분배 헤드(250)의 위치설정을 위한 공간 기준점을 제공할 수 있다. 이는, 프로세서와 메모리를 갖는 컴퓨터를 사용하여 분배 헤드(250)의 위치 및 배향을 제어하는 자동 공정에 특히 유용할 수 있다.
접착제 조성물(238)의 분배는 자동화 또는 반자동화되어, 인간 작업자에 의한 개입이 거의 또는 전혀 필요하지 않을 수 있다. 제공된 방법의 하나의 이점은 컴퓨터 프로세서에 의해 제공되는 명령에 따라 그리고 미리 결정된 패턴에 기초하여 접착제 조성물(238)을 기재(240) 상으로 분배하는 가능성이다. 미리 결정된 패턴은 (평면 표면을 따르는) 2차원이거나 (비평면 표면을 따르는) 3차원일 수 있다. 미리 결정된 패턴은 컴퓨터 프로세서 상의 디지털화된 모델에 의해 표현되어, 미리 결정된 패턴이 다양한 상이한 기재들 중 임의의 것에 대해 맞춤될 수 있게 할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 컴퓨터는 프로세서와 메모리를 갖는 장치이고, 목표 기재의 토포그래피를 얻기 위한 스캐닝 장치와 같은 다른 장치에, 또는 분배 시스템과 연관된 제어 메커니즘을 제어하기 위한 기타 입력 수단에, 그리고 컴퓨터 시스템의 사람에 의한 제어를 위한 다른 입력 수단(필요하다면, 예를 들어, 사용자 인터페이스, 키보드 등)에 통신 가능하게 결합될 수 있다.
여기서, 접착제 조성물(238)은 열가소성 탄성중합체여서, 이는 분배된 후에 계속 유동할 수 있게 한다. 소정 응용에서, 용융된 접착제는 증가된 기계적 보유를 위한 기재(240)의 돌출 또는 만입된 특징부의 형상에 정합한다. 선택적으로, 돌출 또는 만입된 특징부들은 접합 강도를 추가로 개선하기 위해 하나 이상의 언더컷(undercut)을 가질 수 있다.
도 6에서, 기재(240)의 접합 표면은 리브 형성된 구성을 가져, 접착제 조성물(238)이 유동하여 리브들 사이의 만입된 영역들 내로 침투할 수 있게 한다. 접합을 위한 증가된 표면적을 제공함으로써, 이러한 구성은 평면형 접합 구성과 비교하여 상당히 더 강한 접합을 제공한다. 접착제 조성물(238)을 주위 온도로 냉각할 때, 그의 응집 강도는 증가하고 재료는 감압 접착제로서 거동한다.
일부 실시 형태에서, 접착제-배킹된 기재(240)는 대응하는 물품 또는 조립체와 접촉되도록 즉시 배치되어 접합을 끝낸다. 그러한 작동은 수동일 수 있거나 반자동화될 수 있거나 완전 자동화될 수 있다. 접착제-배킹된 기재(240)가 접합될 준비가 되지 않은 경우, 분배된 접착제의 노출된 표면은 그의 점착성을 유지하기 위해 이형 라이너에 의해 덮일 수 있다. 응용에 따라, 접착제-배킹된 기재는 이어서 패키징되거나 보관되거나 후속 제조 공정으로 운반될 수 있다.
추가의 개선이 또한 가능하다. 도면에 명시적으로 도시되지 않았지만, 하나 이상의 추가의 가열 요소가 제공되어, 필라멘트 접착제가 분배 헤드의 가열된 배럴로 진입하기 전에 필라멘트 접착제를 예비 가열할 수 있다. 필라멘트 접착제를 예비 가열하는 것은 스크루/배럴이 단축되게 할 수 있는데, 이는 예비 가열된 접착제를 용융시키는 데 더 적은 열이 필요하기 때문이다. 추가의 가열 요소는 주변 구성요소 상에 또는 분배 헤드 자체의 일부 상에 위치될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 정렬 휠(160)은 추가의 가열 요소를 포함한다.
분배되는 접착제는 또한 다른 접착 물품에 적용될 수 있다. 예를 들어, 이는 폼(foam) 테이프 상의 피부 접착제를 제조하는 데 사용될 수 있다. 분배되는 재료는 포밍되거나(foamed) 포밍되지 않을 수 있다. 포밍되지 않은 접착제 조성물들이 때때로 바람직한데, 그 이유는 이들이 성능의 손실 없이 더욱 용이하게 재작업되기 때문이다. 다른 한편으로, 포밍된 접착제는 비용 효과적이며, 거칠거나 달리 고르지 않은 표면에의 접합에 유용할 수 있다. 선택적으로, 필라멘트 접착제는 유리 버블 또는 다른 포밍 성분을 필라멘트 접착제 조성물 내로 혼입시킴으로써 포밍된다.
제공된 분배 헤드에 대한 유용한 특징 및 응용이 본 개시 내용에서의 특징 및 응용을 넘어 확장될 수 있으며, 일부는 공계류 중이고 2019년 2월 25일자로 공히 출원된 미국 가특허 출원 제62/810,221호(나피에랄라 등) 및 제62/810,248호(나피에랄라 등)에 기술되어 있다.
제공된 분배 헤드를 사용한 감압 접착제의 분배에 많은 이점이 있다. 분배 시스템에서 그의 배치는 스풀형 필라멘트 접착제를 롤 제품으로서 사용하여, 특히 자동화된 공정에서, 소모성 재료의 로딩 및 교체를 더 용이하게 한다. 제공된 스크루 구성은 또한, 비교적 부드러운 점탄성 주도를 갖고 종래의 분배기 내로 공급하기 어려운 PSA 필라멘트 접착제를 사용하기에 매우 적합하다. 종래의 분배기와 달리, 제공된 분배 헤드는 가열된 호스를 필요로 하지 않고, 전형적인 고온 용융 또는 경화성 액체 접착제 분배 시스템에 비해 더 용이한 전환(changeover)을 갖는다. 추가적으로, 가열 요소를 작은 공간(분배 헤드)에 제한하는 것은 고온 용융 기술과 비교하여 접착제 적용 시스템의 많은 태양을 크게 단순화한다. 예를 들어, 고온 용융 기술을 이용하여, 많은 양의 재료가 가열되고 이어서 펌핑되어야 하고, 실행(run)의 종료 시 호스가 퍼징되어야 한다. 이러한 퍼징 및 세정은 몇 시간이 걸릴 수 있다. 대조적으로, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 분배 시스템을 갖는 필라멘트 스타일 접착제는 가열 요소를 상대적으로 매우 작은 영역(분배 헤드)으로 제한하고, 작업의 종료 시 시스템은 일부 실시 형태에서 단순히 꺼지게 될 수 있고, 적용이 나중에 재개될 수 있다.
제공된 분배 헤드는 또한 모듈형이어서, 그것이 임의의 다양한 맞춤형 노즐과 함께 사용되는 것을 가능하게 하여, 접착제 배치에 있어서 원하는 정도의 정밀도를 제공한다. 제공된 분배 헤드는 접착제가 맞춤 방식으로 분배되게 할 수 있다. 예를 들어, 도트(dot), 스트라이프(stripe), 또는 다른 불연속적인 패턴으로 접착제를 기재 상에 분배하는 것이 가능하다. 앞서 언급된 바와 같은, 적합한 코팅 패턴은 평면형일 필요가 없으며, 복잡하고 불규칙적인 접합 표면 상에 위치될 수 있다.
제공된 분배 헤드는 매우 효율적이고 경량이다. 일부 실시 형태에서, 분배 헤드는 10 ㎏ 이하, 8 ㎏ 이하, 또는 6 ㎏ 이하의 전체 중량을 갖는다. 분배 헤드의 작동예는 제조 설비에서 현재 사용되는 경부하(light duty) 로봇 아암에 장착되기에 충분히 경량이고 소형이다. 스크루 및 배럴은 용융 구역에서 짧은 체류 시간 내에 우수한 혼합을 제공하도록 구성되기 때문에, 또한 접착제의 열적 열화의 위험이 최소가 되고 낭비가 감소된다. 도 6에 도시되지 않은 다른 실시 형태에서, 고정 분배 헤드는 가동 베이스 상에 장착된 목표 기재에 접착제의 용융된 비드를 적용한다.
이제, 양질의 적용을 보장하기 위해, 필라멘트 접착제가 센서의 도움으로 목표 기재에 적용될 수 있는 방식에 대한 논의를 시작하면, 도 7은 스캐닝 셋업(300)을 나타낸다. 특히, 목표 작업물(302)은 방사선(308)을 사용하여 스캐너(306)에 의해 스캔되는 것으로 도시된다. 스캐너(306)는 제어 시스템(304)에 통신 가능하게 결합된다. 스캐너(306)는 2차원 초과의(예를 들어, 2D, 2.5D 또는 3D 중 어느 하나의) 목표 표면의 토포그래피를 매핑하는 신호를 획득할 수 있는 임의의 적합한 스캐너일 수 있다. 2D 시스템은 콘트라스트 기반 기술에 의존하고, 따라서 3D 기술이 본 출원에 바람직하다. 예시적인 스캐너에는 하기가 포함된다: 카메라, 비전(vision) 시스템, 레이저 거리 측정기(laser range finder), 사진 측량(photogrammetry) 시스템, 레이저 스캐너, 및 구조화된 광 이미징 시스템. 일 실시 형태에서, 고해상도 집속 광학 빔, 프로파일로미터(profilometer), 또는 레이저 스캐닝 현미경을 사용하여 목표 작업물(302)의 2D 프로파일을 측정할 수 있다. VR 시리즈(일본 오사카 소재의 키엔스 코포레이션(Keyence Corporation)) 또는 SURFTEST SJ 시리즈(일본 사카도 소재의 미트토요 코포레이션(Mitutoyo Corporation))가 예시적인 스캐너로서 사용될 수 있다. 목표 작업물(302) 표면의 면적 평균은 또한 광학 산란 또는 저 에너지 회절 기술을 사용하여 캡처될 수 있다. 스캐닝 터널링 현미경 또는 고해상도 이미징 카메라를 사용하여 목표 작업물(302)의 3D 맵을 얻을 수 있다. 방사선 기반 시스템이 도면에 도시되어 있지만, 프로브를 사용하여 목표 기재의 토포그래피를 얻는 기계적 시스템이 또한 사용될 수 있다. 목표 작업물은 그와 관련된 접합 적용을 갖는 임의의 작업물일 수 있다. 이에는 비제한적인 예로서 포함된다: 산업용 제조품, 소비자 전자 장치, 차량, 가정 기기 등. 제어 시스템(304)은 범용 또는 특수 컴퓨터 또는 제어 회로일 수 있다. 제어 시스템(304)은 스캐너(306)로부터 신호를 수신하고, 목표 기재(302)의 제1 디지털 토포그래피를 생성한다. 이 토포그래피는 기재(302)의 3차원 표면을 한정하는 정보를 포함한다. 일 실시 형태에서, 결과적인 토포그래피 프로파일은 목표 기재(302)의 유형을 나타내고 목표 기재의 표면 상의 피크들 사이의 거리 또는 피크의 높이에 대한 평균 값을 정의한다. 이는 기재(302)의 하나의 "면"을 또는 기재(302)가 다차원의 복잡한 형상인 경우 다수의 면을 포함시킬 수 있다. 스캐너(306)는 스캐닝 동안 기재(302)가 스캐너에 대해 이동하므로 고정될 수 있거나, 또는 스캐너(306)는 스캐닝 동안 기재(302)에 대해 이동될 수 있다. 모델 작업물은 스캐너(306)에 의해 스캔될 수 있으며, 이때 결과적인 디지털 토포그래피 정보는 컴퓨터 메모리 또는 데이터베이스에 저장되어 동일한 설계의 후속 작업물과 관련하여 검색되고 이용된다. 대안적으로, 각각의 작업물은 예비적으로 스캐너(306)에 의해 개별적으로 스캔될 수 있다. 이러한 개별화된 목표 기재 스캐닝은 예컨대 표면 오염물 또는 다른 이상(anomaly)이 존재할 수 있고 접착제 적용을 방해할 수 있는 소정의 시나리오에서 유익할 수 있다. 예를 들어, 스캐너(306)는 오일, 수분, 이물질 등과 같은 표면 에너지 오염물 또는 접착제 비드 적용에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 다른 결함을 식별할 수 있다.
목표 기재의 제1 토포그래피를 획득하거나 생성하는 경우, 비드 적용 계획은 제1 토포그래피에 대해 결정되거나 검색된다. 비드 적용 계획은 가동 아암(230)에 결합된 분배 헤드(250)가 필라멘트 접착제 비드를 어떻게 목표 기재 상에 산출해 내는지를 한정한다. 예를 들어, 이는 위치를 정의하는 정보와 비드의 어떤 영역 및 유형(한 가지 초과의 유형, 예를 들어 리본 프로파일 또는 원형 프로파일, 또는 상이한 유형의 접착제가 있는 경우)이 적용되어야 하는지에 대한 정보를 포함한다. 이는 또한 목표 기재에 대한 비드 적용의 순서를 한정할 수 있다. 비드 적용 계획은 컴퓨터 상의 컴퓨터 프로그램 내에서의 규칙(rule)을 사용하여 자동으로 계산되고, 이어서 일부 실시 형태에서 인간 작업자에 의해 검증될 수 있거나, 또는 컴퓨터 시스템을 사용하여 인간 작업자에 의해 주로 한정될 수 있다. 추가적으로, 인간 작업자는 컴퓨터 제안 적용 계획을 수정하거나 확장할 수 있다. 일 실시 형태에서, 목표 기재에 정합될 부품의 표면 토포그래피는 또한 디지털 방식으로 이용 가능하고, 이러한 정보는 비드 적용 계획을 설계하기 위해 컴퓨터 시스템에 이용 가능하다. 목표 기재에 정합될 부품의 표면 토포그래피를 이용 가능하게 하는 것은 접착제 접합 라인의 더 양호한 설계를 가능하게 하는데, 예를 들어 일부 영역에서는 적용된 비드가 얇고 넓어야 할 필요가 있으며; 다른 영역에서는 좁고 두꺼울 필요가 있는 등등이다. 결과적인 비드 적용 계획은, 예를 들어, XML 파일 또는 임의의 다른 적합한 포맷으로 저장될 수 있다. 결과적인 비드 적용 계획은 구내에(locally), 저장 클라우드에, 또는 임의의 다른 적절한 장소 또는 매체에 저장될 수 있다. 목표 토포그래피의 스캐닝은 비드 적용 계획에 의해 대처될 수 있는 부분 이상, 예를 들어 뒤틀림(warpage)을 생성할 수 있거나, 또는 목표 기재가 추가 처리에 적합하지 않다는 것(예를 들어, 이 기재가 손상되거나 다른 결함을 갖는다는 것)을 나타내는 정보를 산출할 수 있다. 추가적으로, 이 스캐닝은 예컨대 오일, 물 또는 잔류물과 같은 외래 오염물의 존재와 같은, 목표 기재와 연관된 표면 에너지의 불규칙성을 나타낼 수 있다. 적용의 세부 사항에 따라, 표면 에너지 불규칙성의 존재는 부품이 추가 처리에 적합하다는 것을 의미하거나 또는 의미하지 않을 수 있다.
적용 계획과 함께, 목표 기재와 연관된 성능 기준이 또한 한정된다. 다시 한번, 이는 기재 토포그래피에 한 세트의 규칙들을 적용함으로써 컴퓨터에 의해 한정되고, 이어서 필요하다면 인간 작업자에 의해 검증될 수 있거나, 또는 컴퓨터를 사용하여 인간 작업자에 의해 설계될 수 있다. 성능 기준은 목표 기재 상의 허용 가능한 비드 적용의 특성을 한정하는 규칙이다. 예를 들어, 이들은 접착제가 적용될 패턴, 최소의 비드 폭, 두께 또는 양, 적용 영역에서의 허용 가능한 백분율 커버리지(coverage), 어떤 접착제도 포함할 수 없는 영역, 또는 센서 검증을 받는 목표 기재 상에 허용가능한 비드 적용을 한정하는 임의의 다른 기준을 한정할 수 있다. 작업물에 일반적인 그리고 특이적인 둘 모두의 전형적인 오류 조건이 또한 한정될 수 있다. 예를 들어, 비드의 적용 동안 개시/정지 이벤트(event)는, 코깅제(caulk)의 비드의 적용을 개시 및 정지시킨 것과 유사하게, 비드의 기하학적 구조와 연관된 소정의 시각적 이상으로 분명하게 나타날 수 있다. 개시/정지 이벤트는 목표 작업물의 소정의 영역에서는 문제가 되지 않는 것으로 한정될 수 있지만, 다른 영역에서 허용되지 않는 것으로 한정될 수 있다. 개시/정지 이벤트의 특성에 따라, 목표 작업물의 특정 영역에 비드가 결핍된 것으로 결정되면, 잠재적인 치유 조건(예를 들어, 비드 증대(bead augmentation))이 또한 한정될 수 있다. 한정될 수 있는 또 다른 오류 조건은 스퍼터링(sputtering)이며, 여기서 필라멘트 접착제의 비드는 다양한 이유로 적절하게 압출되지 않는다. 공기가 분배 헤드에 포획되거나, 접착제가 분배 헤드를 통해 이동하는 동안 많은 양의 전단력을 생성하거나, 또는 시스템이 효과적으로 관리할 수 있는 것보다 더 많은 열을 생성하거나 이에 노출되는 것으로, 스퍼터링이 전형적으로 한정된다. 이러한 조건은 필라멘트 접착제가 흘러 내리거나 또는 권취해제되는 것을 중단하는 경우에 존재할 수 있거나, 또는 분배 헤드와의 다른 오류 조건(막힘(clog), 모터 고장 등)에 근거할 수 있다. 개시/정지 이벤트와 유사하게, 스퍼터링은 목표 작업물의 소정의 영역에서 문제가 될 수도 있거나 또는 문제가 되지 않을 수도 있고, 스퍼터링의 허용 가능성은 예를 들어 스퍼터링된 양의 함수일 수 있다. 이는, 일부 실시 형태에서, 성능 기준에 한정된다. 주어진 영역에서 접착제의 최소 용량적 출력은 또한 성능 기준의 측면(aspect)일 수 있다. 추가적으로, 적합한 교정 조치들이 또한 한정될 수 있는데, 예를 들어 비드 증대가 하나의 영역에서는 적합하지만 다른 영역에서는 한 단위(piece)가 완전히 재시행되거나 인간 작업자의 주의를 필요로 하는 경우, 이는 성능 기준에 또한 한정될 수 있다. 다른 조건에서 좌우되는 교정 조치의 개념은 조건부 교정 조치로 지칭된다. 이러한 경우, 교정 조치(예를 들어, 비드 증대, 예컨대 오류 조건이 존재하는 영역에 다른 비드를 추가로 적용하는 것) 및 (예를 들어, 목표 기재의 이러한 영역에서의) 조건부 측면이 성능 기준의 일부로서 한정될 것이다.
비드 적용 계획 및 성능 기준 둘 모두는 임의의 적합한 컴퓨터 판독가능 매체에 한정될 수 있다. 예를 들어, 텍스트 파일 또는 XML 파일, 또는 임의의 다른 적합한 마크업 언어(markup language)를 사용한다. 하나 이상의 데이터베이스 서버 상에서 실행되는 데이터베이스 관리 시스템(DBMS)이 또한 사용될 수 있다. 데이터베이스 관리 시스템은 관계형(RDBMS), 계층형(HDBMS), 다차원형(MDBMS), 객체 지향형(ODBMS 또는 OODBMS), 또는 객체 관계형(ORDBMS) 데이터베이스 관리 시스템일 수 있다. 비드 적용 계획을 설명하는 데이터는 예를 들어 마이크로소프트 코포레이션(Microsoft Corporation)으로부터의 SQL 서버와 같은 단일 관계형 데이터베이스 내에 저장될 수 있다. 비드 적용 계획은 일 실시 형태에서 제어 아암 및 분배 헤드의 이동을 한정할 수도 있지만, 더 바람직하게는 이 계획은 도 7에 연관된 설명과 함께 획득된 바와 같은 목표 기재의 토포그래프 맵을 포함하고 대신에 다양한 비드 분배를 위한 적용 순서를 한정하고, 이어서 접착제 비드의 실제 분배와 연관된 제어 시스템은 비드 적용 계획을 수신하고 이를 분배 헤드가 계획에 따라 접착제 비드를 분배하게 하는 데 필요한 특정 명령으로 변환할 것이다.
이제 도 8을 참조하면, 목표 기재(302)가 다시 도시되지만, 리본 프로파일 접착제(310)의 제1 비드와 둥근 프로파일 비드 접착제(238)를 이제 구비하며, 둥근 프로파일 비드 접착제는 도 6과 관련하여 앞에서 설명된 분배 헤드(250)와 분배 시스템(유사한 숫자는 언급된 것을 제외하고는 유사한 요소를 지칭함)에 의해 적용되고 있는 중이다. 제어 시스템(276), 즉 프로세서와 메모리를 갖는 컴퓨터가 어플리케이터(applicator)에 통신 가능하게 결합된 것으로 도시되어 있다. 각각 상이한 프로파일을 갖는 2개의 별개의 비드가 도 8에 도시되어 있으며, 다수의 다른 비드 프로파일들이 실용적인 임의의 패턴으로 사용될 수 있다. 도 8에 도시된 비드는 전술한 바와 같이 비드 적용 계획에 따라 침착되었다. 도 10과 관련하여 이하에서 더 상세하게 설명되는 비드 프로파일들은 분배 헤드(250)의 압출 오리피스(285)를 변경함으로써 수정될 수 있다. 이는 수동으로 행해질 수 있으며, 예를 들어 제어 시스템(276)은 상이한 압출 오리피스를 필요로 하도록 비드 적용 계획을 해석하고, 작업자가 압출 오리피스를 변경하도록 하기 위한 청각적 또는 시각적 경고를 울리게 하거나, 또는 바람직하게는 이는 압출 오리피스 변경 루틴을 착수하는 제어 시스템(276)에 의해 자동으로 수행될 수 있으며, 이 루틴은 분배 헤드가 오리피스 저장 어레이(280)로 이동하게 하여 제1 프로파일의 하나의 압출 오리피스를 제2 프로파일의 제2 압출 오리피스로 교체하게 한다. 도 8은 상이한 프로파일을 갖는 2개의 압출 오리피스를 나타낸다: 즉, 압출 오리피스(281)는 침착된 비드(310)와 같은 리본 프로파일을 침착시키기에 적합한 리본 스타일 오리피스일 수 있거나, 또는 압출 오리피스(283)는 작은 둥근 비드 프로파일일 수 있다.
도 9는 리본 프로파일이 적용 시나리오(340)로 목표 기재(342)에 적용된 비드(310)를 도시하고 있다. 이러한 종류의 프로파일은 플래카드(placard) 또는 추가의 큰 표면적의 기재를 후속적으로 적용하기에 적합할 수 있다.
도 10은 다양한 압출 오리피스로 형성될 수 있는 비드 프로파일의 비제한적인 예들을 도시한다. 직사각형 비드(350), 둥근 비드(352), 리본 비드(354), 타원형 비드(356), 및 삼각형 비드(358)가 모두 도시되어 있다. 필요에 따라 다른 압출 프로파일들이 가능하다.
도 11은 필라멘트 접착제의 비드를 목표 기재에 적용하는 방법(500)을 도시하고 있다. 첫째, (단계 552) 목표 기재의 토폴로지 맵이 생성된다. 이는 도 7과 관련하여 위에서 추가로 설명되었다. 목표 기재 토포그래피가 이미 알려져 있는 경우, 이 단계는 생략될 수 있고, 기재 토포그래피는 직접 사용될 수 있다. 다음으로, 단계 554에서, 비드 적용 계획 및 성능 기준은 도 8과 관련하여 설명된 바와 같이 로딩되거나 수신된다. 다음으로, 필라멘트 접착제의 비드를 비드 적용 계획에 따라 컴퓨터 제어된 분배 헤드를 사용하여 적용한다(단계 556). 도 7과 관련하여 설명된 바와 같이 목표 기재의 토포그래프 맵을 생성하는 데 사용되는 동일한 센서일 수 있거나 또는 전술한 바와 같이 상이한 센서일 수도 있는 센서는 분배된 비드와 연관된 센서 입력을 다음으로 수신한다(단계 558). 이 센서는 적용된 비드와 조합된 목표 기재의 임의의 유용한 특성을 감지할 수 있다. 예를 들어, 이는 적용된 비드가 기재 상에 존재하는 위치를 스캔할 수 있고; 이는 또한 프로파일링된 비드 또는 커버리지의 백분율을 스캔 및 결정할 수 있다. 이는 목표 기재의 영역에서 비드 프로파일 또는 비드의 양을 스캔할 수 있다. 다음으로, 단계 560에서, 센서 입력은 목표 기재에 대한 성능 기준과 비교된다. 성능 기준은 도 8과 관련하여 위에서 설명되어 있다. 예를 들어, 특정 기재에 대한 성능 기준은 목표 기재 상의 특정 영역이 그 상에 특정한 양의 접착제, 또는 특정 %커버리지를 가질 필요가 있음을 규정할 수 있다. 성능 기준은 또한 오류 조건의 유형에 대한 유효한 교정 조치를 한정할 수 있다. 예를 들어, 목표 기재의 특정 영역에서, 적용된 접착제가 충분하지 않다는 것을 스캔이 보여주는 경우, 교정 조치는 비드 증대(예를 들어, 재적용)가 유효한 교정 조치임을 나타내는 로직처럼 간단할 수 있다. 다른 영역에서, 예컨대 비드 적용이 소정의 영역에 과도한 양의 접착제 재료가 있게 되는 것을 초래할 수 있으며, 이는 적용에 근거하여 허용될 수도 있기 때문에 비드 적용은 유효하지 않을 수도 있다.
센서 입력을 성능 기준과 비교한 결과는 제2 비드 적용 계획이며, 이는 성능 기준에 표시된 임의의 유효한 교정 조치에 부합된다. 예를 들어, 제2 적용 계획은 후속의 비드 적용 계획을 한정하는 정보를 포함할 것이다. 이는 필요에 따라 상이한 압출 프로파일을 갖는 적용 헤드를 사용하여 소정의 영역에서 비드 증대를 포함할 수 있다. 적용 후의 비드 프로파일 검토는 또한 다른 정보, 예를 들어 압출된 비드가 기재 상에 얼마나 잘 놓여 있는지를 제공할 수 있다. 예를 들어, 소정의 비드 프로파일은 접착제가 표면 상에서 습윤되는 정도를 나타낼 수 있다.
마지막으로, 필라멘트 접착제의 제2 비드는 제2 비드 적용 계획에 부합되게 목표 기재에 적용된다. 일부 실시 형태에서, 이는 목표 기재에 미리 적용된 접착제가 너무 많이 냉각되기 전에 제1 적용 계획의 비드의 적용 및 검사 직후에 수행된다.
도 11에 약술된 기본적인 공정은 목표 기재의 복잡성, 적용 계획의 복잡성 및 오류 경향에 따라 추가로 1회 또는 추가로 몇 번 반복될 수 있다. 각각의 반복은 추가의 비드 적용 계획을 초래하는데, 이는 이론적으로 모든 성능 기준이 충족될 때까지 각각의 반복을 감소시킬 것이다.
재료 제조 및 평가
이 섹션은 전술한 바와 같이 그리고 전술한 방법에 의해 증대되고 확장되는 바와 같이 분배 헤드를 사용하는 필라멘트 접착제의 제조 및 침착을 입증한다.
[표 1]
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시험 방법:
90° 박리 강도 시험: 12.5 밀리미터 폭 × 1.5 밀리미터 두께 × 125 밀리미터 길이의 샘플 접착제 스트립(strip)을 기재 상으로 직접 분배하였다. 샘플 접착제를 10분 동안 실온(25℃)으로 냉각되게 하였다. 다음으로, 6.8 킬로그램 강 롤러를 각각의 방향으로 2회 통과시켜 알루미늄 포일(foil)을 노출된 샘플 접착제 표면에 수동으로 라미네이팅하였다. 접합된 샘플을 4시간 동안 25℃ 및 50% 습도에 체류하게 하였다. 30.5 센티미터/분의 분리 속도로 실온에서 50 킬로뉴턴 로드 셀이 구비된 인장 시험기를 사용하여 박리 시험을 수행하였다. 평균 박리력을 기록하고, 이를 사용하여 뉴턴/센티미터 단위의 평균 박리 접착 강도를 계산하였다.
정적 전단 강도 시험: 12.5 밀리미터 폭 × 1.5 밀리미터 두께 × 25.4 밀리미터 길이의 샘플 접착제 스트립을 알루미늄 쿠폰 상으로 직접 분배하였는데, 이때 스트립의 길이는 알루미늄 쿠폰의 폭에 걸쳐 있었다. 알루미늄 플라크 재료(미국 일리노이주 스트림우드 소재의 로렌스 앤드 프레더릭 인크(Lawrence & Frederick Inc)로부터 입수된 1.6 mm 두께, 101.6 mm 폭, 304.8 mm 길이의 양극산화처리된 알루미늄 5005-H34 코드 990MX)를, 접합된 샘플을 시험 후크에 매달기 위해 좁은 에지 상에 중심을 둔 6 밀리미터 구멍을 갖는 25.4 밀리미터 폭 × 50 밀리미터 길이의 단편들로 절단함으로써 생성하였다. 10분 동안 실온으로 냉각한 후에, 6.8 킬로그램 강 롤러를 각각의 방향으로 수동으로 2회 통과시켜 25.4 밀리미터 폭 × 120 밀리미터 길이의 알루미늄 포일 스트립을 노출된 샘플 접착제 표면에 부착시켰다. 포일의 미부(tail)를 루프로 만들고 스테이플링하였다. 접합된 샘플들을 25℃ 및 50% 상대 습도에서 4시간 동안 체류하게 하였다. 시험 패널을 실온에서 후크에 수직으로 장착하고, 250 그램의 추(weight)를 알루미늄 포일의 루프에 부착하였다. 샘플이 플라스틱 기재로부터 떨어지는 현수 시간(hanging time)을 기록하였다. 파괴가 일어나지 않았다면, 72시간 후에 시험을 중단하였다.
자가-접착 시험: 코어-시스 필라멘트들이 보관 동안 함께 융합 또는 블록화되지 않는 것이 바람직하다. 시스 재료는 코어 접착제를 덮는 비접착 표면을 제공한다. 순수한 시스 재료의 필름 상에서 자가-접착 시험을 행하여, 후보 시스 재료가 "비점착성"이라는 요건을 충족시키는지 여부를 결정하였다. 쿠폰(25 밀리미터 × 75 밀리미터 × 0.8 밀리미터)을 절단해 냈다. 각각의 재료에 대해, 2개의 쿠폰을 서로 적층하고, 오븐 내의 편평한 표면 상에 놓았다. 750 그램의 추(43 밀리미터 직경, 편평한 바닥)를 2개의 쿠폰 위에 배치하였으며, 이때 추를 필름 위에서 중심에 두었다. 오븐을 50℃로 가열하고, 샘플을 그 조건에 4시간 동안 두었고, 이어서 실온으로 냉각하였다. 정적 T-박리 시험을 사용하여 합격/불합격을 평가하였다. 한 쿠폰의 단부를 고정형 프레임에 고정시키고, 250 g의 추를 다른 쿠폰의 상응하는 단부에 부착하였다. 필름이 가요성이어서 박리되기 시작한 경우, 필름은 T-형상을 형성하였다. 제2 쿠폰에 중량을 가한지 3분 내에 2개의 쿠폰이 250 그램의 정적 하중에 의해 분리될 수 있다면, 이는 합격으로 간주되었고 비점착성이었다. 그렇지 않고, 2개의 쿠폰이 접착된 채로 남아 있다면, 이는 불합격으로 간주되었다.
단계 1: 아크릴 수지 제조
비닐 아세테이트 함량이 6%이고 두께가 0.0635 밀리미터(0.0025 인치)인 2장의 에틸렌/비닐 아세테이트 필름(I미국 일리노이주 샤움버그 소재의 컨솔리데이티드 써모플라스틱스 컴퍼니(Consolidated Thermoplastics Co.)로부터 입수함)은 액체 형태, 충전 및 밀봉 기계를 사용하여 필름의 측방향 에지 및 바닥이 가열 밀봉되어 폭이 5 cm(1.97 인치)인 직사각형 튜브를 형성하였다. 이어서, 튜브를 89.8% EHA, 10% AA, 0.05% IOTG, 및 0.15% Irg 651의 단량체 혼합물로 충전하였다. 이어서, 충전된 튜브를 횡방향으로 튜브의 길이를 따라 상단에서 그리고 주기적인 간격으로 열 밀봉하여 18 cm × 5 cm로 측정되는 개별 파우치(pouch)를 형성하였고, 이들 각각은 26 그램의 조성물을 수용한다. 파우치를 약 21℃ 내지 32℃로 유지된 수조에 넣고, 8.3분 동안 약 4.5 밀리와트/제곱센티미터의 강도의 자외선에 한 면을 먼저 그리고 이어서 반대쪽 면을 노출시켜 조성물을 경화시켰다. 방사선을 300 내지 400 나노미터(nm)에서 약 90%의 방출(emission)을 갖는 램프로부터 공급하였다.
단계 2: 샘플 접착제 조성물의 생성
아크릴 수지(단계 1에서 생성됨) 및 뉴크렐을 동축으로 공압출하여 코어-시스 필라멘트를 형성하였다. 뉴크렐은 외측 시스 재료였고, 전체 접착제 조성물의 6.5 질량%였다. 필라멘트 직경은 8 밀리미터였다. 아크릴 수지를 200 RPM으로 회전하는 40 밀리미터 트윈 스크루를 통해 163℃에서 동축 다이 내로 공급하였다. 뉴크렐을 9 RPM으로 회전하는 19 mm 트윈 스크루로부터 193℃에서 다이 내로 공급하였다. 필라멘트 접착제를 롤 상에 권취하고 분배를 위해 보관하였다. 뉴크렐은 자가-접착 시험을 받았고 합격하였다.
단계 3: 샘플 접착제의 분배
분배 온도는 180℃였다. 시험 샘플을 위한 스크루 속도는 시험 시편의 제조를 위해 300 RPM이었고, 표 3에 나타낸 바와 같이 처리량 측정을 위해 변화되었다.
[표 2]
Figure pct00002
재료를 60초 동안 수집하고 분배된 재료를 칭량함으로써 분배기의 처리량을 측정하였다.
처리량 측정에 더하여, 단계 2로부터의 접착제를 사용하여 접착제 접합 성능을 평가하였다. 분배 헤드 아래에서 초당 25 밀리미터로 기재들을 수동으로 이동시킴으로써 기재들을 코팅하였다. 기재와 노즐 사이의 간극은 분배 동안 1 밀리미터였다. 알루미늄(미국 일리노이주 스트림우드 소재의 로렌스 앤드 프레더릭 인크로부터 입수된 1.6 mm 두께, 101.6 mm 폭, 304.8 mm 길이의 양극산화처리된 알루미늄 5005-H34 코드 990MX) 및 목재(S4S 포플러(Poplar) 12.7 두께, 76.2 mm 폭, 300 mm 길이) 기재들을 임의의 추가적인 세정 또는 프라이밍 단계 없이 입수한 대로 박리 강도 시험을 수행하였다. 이어서, 접합된 시험 시편들을 90° 박리 강도 및 정적 전단 강도에 대해 평가하였다. 그 결과가 표 3에 나타나 있다.
비교예
단계 2로부터의 접착제와의 비교를 위해 비교할 만한 조성물을 갖는 아크릴 폼 테이프를 선택하였다. 아크릴 폼 테이프에 대해 권고되는 그리고 권고되지 않는 기재들을 대표하는 기재들로서 알루미늄 및 목재를 선택하였다. 다공성의 불규칙적인 목재 기재는 일반적으로 제한된 접합 성능으로 인해 아크릴 폼 테이프 접합에 대해 권고되지 않는다. 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수된 아크릴 폼 테이프, 5665를 후술된 크기들로 절단하였고, 전술된 바와 같은 90° 박리 강도 및 정적 전단 강도 시험을 받게 하였다. 다음과 같이 한정된 샘플들의 제조와 관련된 시험 방법들에 대한 약간의 변경에 의해, 12.5 밀리미터 폭 × 125 밀리미터 길이의 스트립을 알루미늄 포일 스트립에 접착하였으며, 이때 비-라이너 면은 알루미늄 스트립에 부착되었다. 이형 라이너를 제거하였고, 6.8 킬로그램 강 롤러를 각각의 방향으로 수동으로 2회 통과시켜 라이너 면을 관심 기재에 부착하였다. 알루미늄(미국 일리노이주 스트림우드 소재의 로렌스 앤드 프레더릭 인크로부터 입수된 1.6 mm 두께, 101.6 mm 폭, 304.8 mm 길이의 양극산화처리된 알루미늄 5005-H34 코드 990MX) 및 목재(S4S 포플러 12.7 두께, 76.2 mm 폭, 300 mm 길이) 기재들을 임의의 추가적인 세정 또는 프라이밍 단계 없이 입수한 대로 박리 강도 시험을 수행하였다. 그 결과가 표 3에 나타나 있다.
[표 3]
Figure pct00003
스크루 제작:
도 4에 나타낸 바와 같이 직경이 1.91 cm(0.75 인치)인 25.4 cm(10.0 인치) 헤드 스크루(154)를 컴퓨터 수치 제어(CNC) 3축 수직 엔드밀(endmill)에서 기계가공하였다. 기계가공 공정을 2개의 작업을 사용하여 알루미늄의 고체 블록에 대해 수행하였다. 제1 단계에서, 스크루 축을 따라 내려다 볼 때, 스크루의 상부 반부를 기계가공하였다. 부분적으로 밀링된 블록을 뒤집고, 이어서 스크루의 다른 반부를 기계가공하였다.
배럴 제작:
도 2에 나타낸 바와 같은 22.9 cm(9.0 인치) × 5.08 cm(2.0 인치) × 5.08 cm(2.0 인치) 배럴(152)을 CNC 3축 수직 엔드밀에서 기계가공하였다. 기계가공 공정을 알루미늄의 고체 블록에 대해 수행하였다. 중심 공동을 드릴 비트로 먼저 드릴링하고, 이어서 1.92 cm(0.7574 인치)로 리밍하였다. 경사진 입구(174)를 배럴 축에 수직하게 초기에 밀링하였고, 이어서 배럴 축의 평행선으로부터 오프셋된 28도의 각도로 제2 밀링 작업을 수행하였다.
로봇 장착 브래킷(Bracket) 제작:
두께가 1.27 cm(0.5 인치)인 로봇 장착 브래킷을 알루미늄으로부터 기계가공하였다. 로봇 장착 브래킷은 정렬 휠 모터를 장착하기 위한 태핑된(tapped) 구멍을 특징으로 하였다. 2개 세트의 관통 구멍들을 배치하여 기어 박스(156) 장착 브래킷 및 배럴 장착 브래킷에 연결하였다. 추가적으로, 미국 미네소타주 에덴 프레리 소재의 브라스 코포레이션(Braas Corp.)으로부터의 UR-10 로봇 아암에 장착하기 위해 구멍 및 원형 함몰부를 제공하였다.
기어 박스 장착 브래킷 제작:
두께가 1.27 cm(0.5 인치)인 기어 박스(156) 장착 브래킷을 알루미늄으로부터 기계가공하였다. 기어 박스(156) 장착 브래킷은 기어 박스의 면에 연결하기 위한 구멍을 특징으로 하였다.
배럴 장착 브래킷 제작:
두께가 1.27 cm(0.50 인치)인 배럴(152) 장착 브래킷을 알루미늄으로부터 기계가공하였다. 배럴(152) 장착 브래킷은 기어 박스(156)의 면에 연결하기 위한 구멍을 특징으로 하였다.
분배 노즐 제작:
나사 형성된 단부를 갖는 분배 노즐(172)을 기계가공하였다. 나사 형성된 단부는 0.1 cm(3.94E-2 인치) × 1.27 cm(0.5 인치) 슬롯 개구에 연결되는 0.64 cm(0.25 인치) 구멍을 가졌다.
정렬 휠 제작:
연결된 샤프트를 갖는 2.54 cm(1.00 인치)두께의 정렬 휠(160)을 알루미늄으로부터 기계가공하였다. 정렬 휠의 외부의 곡률 반경은 0.5 cm(0.196 인치)였다.
정렬 휠 가열 블록 제작:
1.20 cm 두께의 정렬 휠(160) 가열 블록을 알루미늄으로부터 기계가공하였다. 블록은 미국 일리노이주 엘름허스트 소재의 맥마스터-카르(McMaster-Carr)로부터 입수된 삽입 가열 카트리지를 장착하기 위한 2개의 슬롯을 가졌다.
열 차폐체 제작:
4개의 0.16 cm 두께의 열 차폐체(좌측, 우측, 상부 및 하부)를 미국 일리노이주 엘름허스트 소재의 맥마스터-카르로부터 입수된 유리-운모 세라믹 플레이트로부터 기계가공하였다.
헤드 조립체의 분배:
미국 조지아주 커밍 소재의 오토메이션 다이렉트(Automation Direct)로부터 입수한 SVL-204 서보 모터(158)를 10:1 기어 박스에 연결하였다. 스크루(154)를 배럴(152) 내로 삽입하였고, 각각의 측면에 와셔를 갖는 스러스트 베어링을 스크루 샤프트 상에 놓았다. 이어서, 배럴 및 스크루 조립체를 배럴(152) 장착 브래킷을 통해 삽입하였는데, 이때 스러스트 베어링 및 와셔들은 배럴 장착 브래킷 내에 안착되어 있다. 기어 박스(156)를 기어 박스 브래킷 상에 장착하였다. 기어 박스(156)의 샤프트 및 스크루(154)를 모터 샤프트 커플러(coupler)로 연결하였다. 배럴(152) 브래킷 및 기어 박스(156) 브래킷 둘 모두를 모터 장착 브래킷에 연결하였다. 분배 헤드를 로봇 아암 상에 장착하였다. 노즐을 배럴 내로 나사 결합시켰다. 모든 전기 접속을 행하였다. 배럴을 배럴 내에 매립된 3개의 100 와트 가열 카트리지로 가열하였다. 온도를 타입 J 열전쌍으로 모니터링하였다. 배럴은 배럴의 외부에 체결된 세라믹 플레이트로 절연시켰다.
특허증을 위한 상기 출원에서의 모든 인용된 참고 문헌, 특허, 및 특허 출원은 전체적으로 일관된 방식으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 본 출원과 포함되는 참고 문헌의 부분들 사이에 불일치 또는 모순이 있는 경우, 전술한 설명에서의 정보가 우선할 것이다. 당업자가 청구되는 발명을 실시할 수 있게 하기 위해 주어진 전술한 설명은, 청구범위 및 그에 대한 모든 등가물에 의해 한정되는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (23)

  1. 필라멘트 접착제의 비드를 기재 토포그래피(substrate topography)를 갖는 목표 기재에 자동으로 적용하는 방법으로서,
    프로세서에서, 상기 기재 토포그래피와 연관된 비드 적용 계획 및 성능 기준을 한정하는 디지털 입력을 수신하는 단계;
    상기 프로세서로부터, 분배 헤드를 갖는 분배 시스템이 상기 비드 적용 계획에 따라 용융된 코어-시스 필라멘트 접착제의 제1 세트의 비드를 분배하게 하는 신호를 제공하는 단계;
    상기 프로세서에서, 압출된 코어-시스 필라멘트 접착제의 분배된 제1 세트의 비드와 연관된 제1 센서 입력을 수신하는 단계;
    상기 프로세서에서, 상기 적용 계획 및 성능 기준과 관련하여 제1 센서 입력을 분석하여 압출된 코어-시스 필라멘트 접착제의 상기 분배된 제1 세트의 비드와 연관된 결핍(deficiency)을 계산하고, 상기 계산된 결핍을 치유하기 위해 제2 비드 적용 계획을 생성하는 단계; 및
    상기 프로세서로부터, 상기 분배 헤드를 갖는 분배 시스템이 상기 제2 비드 적용 계획에 따라 압출된 코어-시스 필라멘트의 제2 세트의 비드를 상기 목표 기재에 분배하게 하는 신호를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기재 토포그래피를 한정하기 위해 스캐닝 장치로부터 신호를 수신하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기재 토포그래피는 상기 기재 토포그래피와 연관된 표면 에너지 불규칙성의 표지(indicia)를 추가로 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 표면 에너지 불규칙성은 오일계 액체, 수분의 존재, 또는 다른 오염물질의 존재를 포함하는, 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 비드 적용 계획은 상기 표면 에너지 불규칙성에 특이적인 명령을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    코어-시스 필라멘트 접착제의 상기 분배된 제1 세트의 비드와 연관된 결핍은 정지/시작 이벤트(event) 또는 스퍼터링(sputtering)과 연관된 결핍을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분배된 제1 세트의 코어-시스 필라멘트 접착제와 연관된 결핍은 용량적 이상(volumetric anomaly)을 포함하며, 감지된 접착제의 양은 접착제의 목표량에 대해 일정하지 않은, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적용 성능 기준은 허용가능한 적용 조건을 한정하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적용 성능 기준은 결핍에 대한 허용가능한 치유 조치를 추가로 한정하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 허용가능한 치유 조치는 비드 증대(bead augmentation)를 규정하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    성능 기준은 비드 증대가 결핍에 대처하기 위해 허용되는지 여부를 규정하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 성능 기준은 접착제가 허용되지 않는 상기 목표 기재의 영역을 규정하는, 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 필라멘트 접착제는 감압 접착제인, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 필라멘트 접착제는 코어-시스 접착제인, 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 분배 헤드는,
    하나 이상의 가열 요소를 포함하는 배럴;
    상기 필라멘트 접착제를 수용하기 위해 상기 배럴의 측면을 통해 연장되는 입구;
    상기 필라멘트 접착제를 용융된 형태로 분배하기 위해 상기 배럴의 말단부에 있는 출구; 및
    상기 배럴 내에 수용되는 회전가능 스크루를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 혼합 요소는 회전가능 샤프트 상에 배치되는 복수의 포스트(post)를 포함하는, 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 코어-시스 접착제는 주위 온도에서 점탄성인 감압 접착제 코어를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 코어-시스 접착제는 주위 온도에서 비점착성인 시스를 포함하는, 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 입구는 상기 회전가능 스크루의 길이방향 축에 대해 예각으로 연장되는, 상기 입구의 전방 측벽 표면에 의해 부분적으로 한정되는 경사진 닙 지점(beveled nip point)을 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 예각은 13도 내지 53도인, 방법.
  21. 제15항에 있어서, 상기 입구는 상기 회전가능 스크루의 공칭 스크루 길이의 10% 내지 40%를 따라 연장되는, 방법.
  22. 제15항에 있어서, 상기 회전가능 스크루는 상기 입구에 인접한 공급 요소를 추가로 포함하고, 상기 공급 요소는 복수의 파지 러그(gripping lug)를 포함하는, 방법.
  23. 제15항에 있어서, 상기 회전가능 스크루는 길이:직경 비가 8:1 내지 20:1인, 방법.
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