平成29年7月1日発行

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塗布装置による液剤への機能性付与技術
はじめに
スリーボンドは工業用接着剤・シール剤メーカーとして、高機能ケミカル製品をご提供するとともに、それらをお客様の製造現場で塗布する装置も開発、販売しています。塗布装置は、接着剤・シール剤の特性に適応した素材や機構が用いられており、お客様の用途・ニーズに合わせてお選びいただけるよう多様なラインアップを取り揃えています。
当社の塗布装置・塗布技術は、自動車産業の発展とともにFIPG(Formed In Place Gasket)用シール剤を線状に塗布する技術を中心に開発を行ってきました。近年の自動車産業においては、安全性能の向上、自動運転等に対応する総合的な電気制御技術、排気ガス規制やCO 2 削減に対応するためのハイブリッド・電気駆動化技術が急速に進んでいます。また自動車以外の産業分野では、スマートフォンの普及やウェアラブルデバイス等の技術開発に伴い、接着剤・シール剤に対する要求範囲が多岐にわたり広がってきています。このような市場の変化に合わせ、当社では従来の線状塗布とは異なるユニークな塗布技術の開発にも取り組み、様々な状況に合わせて最適な提案ができることを目指しています。
ここでは、従来の塗布技術では実現が困難であったパターンに対して機能性を付与した新しい塗布技術をご紹介します。

目次

はじめに••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1

１－４．
スリーボンドの取り組み••••••••••••••••• 3

１．
背景•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2

２．
面状塗布による液剤形成技術•••••••••••••••• 3１－１．
これまでの塗布技術•••••••••••••••••••• 2

３．
微小点塗布による液剤形成技術••••••••••••• 4１－２．
自動車の技術革新•••••••••••••••••••••• 2

４．
発泡体塗布による液剤形成技術••••••••••••• 6１－３．
小型軽量化、防水機能の要求••••••••• 2

おわりに••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 81

1.背景

世代自動車は、世界規模で各自動車メーカーによっ１－１ これまでの塗布技術て開発・販売され、着実にその登録台数が伸び、増接着剤・シール剤の塗布技術は、液剤を移送する
圧 送 技術と、液 剤 圧送部の末端をロボットなどで制御する駆動技術の２つで構成されています。
FIPG 用シール剤は、自動車のエンジンやトランスミッションなどの接合面に塗布されることで、内部に封入されたオイルや冷却水等が外部に漏れ出すのを防 止しています。これらの FIPG 用シール剤は、ノズ加しつつあります（表－1）。
表－ 1

HV、EV、FCV 保有台数（国内）（台）
7,000,000
6,040,943

6,000,000
4,947,080

5,000,000

ルを動かしながら押し出され、接 合 面の形 状に沿っ4,000,000て線状に形成されます（写真－１）。

3,000,000
2,000,000

3,983,243
2,964,081
2,081,797

1,000,00002011

2012

2013

2014

2015（年）

上記のように自動車の技術革新が進むにつれ、接着剤・シール剤への要求内容も変化しています。例
えば、潤滑オイルのシール性能を要求される燃焼機関とは対照的に、次世代自動車の動力源では特に電気系統周辺の接着・シール性能を要求されます。これに合わせ、塗布についても、その部品構成や形状が異なることから、従来の単なる線状塗布とは違った塗布工法が求められるようになっています。
写真－１ FIPG の線塗布

１－３ 小型軽量化、防水機能の要求

ここで重 要なのは、ノズ ルから一 定 速 度でシールスマートフォンが急速に普及（表－２）し、性能も剤を押し出す仕組みと、ノズルを一定速度で指示通高機能化するに従って、実装部品は小型・軽量化がりの正確なパターンでトレースさせることです。FIPG求められてきました。この要求は、今後発展が見込ま用シール剤は、各種要求事項に対応する優れた特性れるウェアラブ ルデ バ イス、ドローンの技 術 面に関と、それを塗 布する技術との組み合わせで市 場に受しても同様であり、更に部 位によっては防 水 性・ 防け入れられました。
FIPG の草 創 期から塗 布 技 術を自社 開 発したことで、粘性の高い液剤を正確な寸法で接合フランジ面に描く技術が評価され、現在ではその技術が世界中の生産現場で使われています。

表－ 2 スマートフォン販売台数推移（世界）
（百万台）
1,400

1,303
1,165

1,200
1,012

1,000
841

１－２ 自動車の技術革新

800655

地 球 環 境の保 全や省エネル ギーの流れで、燃 費600改善を目指すHV・EV が開発され、更なる実用化が400進んでいます。また、水素ガスを燃料として大気汚染の原 因となる有 害 物 質を排出しない燃 料 電 池 車も、需要拡大に大きな期待が持たれています。これら次

2472

20002011

2012

20132014

2015

2016（年）塵 性も要 求されるようになってきました。これらを実出しながらノズルもしくはワークを移動させることで、現するために、接着剤・シール剤を小型部品へ正確

液 剤を面 状に短 時 間で形 成することができます。本に小 量 塗 布できること、用途に合った塗 布 形 状を実装 置の特 徴は、吐出開 始 時にスリット全 幅において現できる塗布工法の構築がますます必要となってきま均等な液圧を掛けられる点となっており、任意の位置した。

で吐出のON・OFFを行っても、ほぼ完璧な長方形を描く事が可能です（図－１）。
似たような構造を持ったスロットダ イでは、均等な１－４ スリーボンドの取り組み
このように市場で大きく転換していくニーズに合わ薄膜を形成できるものの、連続で吐出し続けることしせ、スリーボンドでは従来の塗布とは異なる手法の塗かできません。フィルムのラミネート工程等に適して布方法と高機能な接着剤・シール剤との組み合わせいますが、接着剤の塗布においては部品単位で吐出により、様々な新しい塗布技術の開発を進めています。

を繰り返す工程が一般的なため、任意の位置で吐出次章では、液剤への機能性付与技術として、３種のON・OFFを正確に制御できることが重要です。

類の液剤形成技術をご紹介します。

また面状に塗布する工法としてはスクリーン印刷が挙げられますが、一般的なスクリーン印刷で形成でき2.面状塗布による液剤形成技術

る最大膜厚は２０μm 程度と言われています。RV-SN

RV-SNシリーズ（ 写 真 － 2）は、接 着 剤・シール剤を面状に塗布する装置です。スリット状の開口部をシリーズは１００μm ～１mm 程度の厚膜を形成できるよう設計されています。

持ったノズルから幅広い帯状に液剤を吐出します。吐

写真－２ 面状塗布装置 RV-SN

図－１ RV-SN での塗布例

表－３ RV-SN シリーズの仕様
項目
型

RV-SNシリーズ
式

適応塗布幅

RV05-SN50

RV10-SN100

RV15-SN150

20～50（mm）

51～100（mm）

101～150（mm）

塗 布 膜 厚0.1～1.0（mm） ※範囲外でも使用できる場合があります

適 応 粘 度

0.5～700（Pa・s） ※範囲外でも使用できる場合があります

耐 久 圧 力0.7（MPa）
以下

適 応 材 料ThreeBond1200,1500シリーズ等の湿気硬化型シール剤、接着剤
ThreeBond2200シリーズの一液性エポキシ配合樹脂
ThreeBond3000,3100シリーズ等の紫外線硬化性樹脂

駆動

源

作 動 方 式その他

クリーンドライエア 0.3～0.6（MPa）
エアシリンダによるバルブ開閉
ノズルサイズ（塗布幅）は1（mm）単位で製作が可能です33.微小点塗布による液剤形成技術

塗布の原理は、液剤タンクのピン吐出孔からピン

PiT- 1 6（写真－３）は、液剤を直径 1 0 0μm 以下を下降させ、タンクから突出する時に液剤がピンに適の微 小 径で点 塗 布が 可 能な装 置です。従 来のノズ量付着し、被着面へ転写させるものです。
（図－２）。

ル塗布と違い、粒径の大きなフィラーが含まれる液剤転写ピンでも、ノズル詰まりを心配することなく微小量塗布が可能です。

タンク
液剤
ピン突出孔

図－２ ピン転写の原理
対応可能な液剤は、加熱硬化型の導電性接着剤・一液性エポキシ配合樹脂や、紫外線硬化性樹脂があげられます（写真－４）。
実際の使用可否については、液剤性状との適性を確認することが必要になりますので、事前に本装置にて塗 布トライアルすることをお勧めします。なお、装置の構 成 素 材の関 係 上、湿 気 硬 化 型 樹 脂、瞬 間 接着剤、嫌気性封着剤などには使用できません。

80μm

写真－３ 微小点塗布装置

PiT-16本装置の特徴は、ピン転写方式を採用していることです。これにより、ノズル詰まりを引き起こすことなく微 小 点 塗 布を可 能としました。ピン駆 動については、リニア モーターを採 用し、転 写 動 作の高 速 化、かつ高耐久性を追求しました。
また、微小量塗布の精度に影響を及ぼす要因として、転写面の高さ方向における寸法精度のばらつきがあげられます。対策としては、転写前工程にて転写面高さを計測し、次の転写工程でそのデータをフィードバックさせ適正な高さ寸法の演算修正を行います。
これにより、高 精 度の微 小 点 塗 布を再 現することが可能となりました。

4写真－４ 導電性接着剤の塗布例

表－４は導電性接着剤の点塗布を 9 0 0 回繰り返した時の塗布直径の分布図です。表－５は上記９００点の内の２００点の点塗布高さ及び扁平率（塗布外径と塗布高さの比）を表しています。
表－４ 塗布外径の分布250

導電性接着剤（開発品）の塗布径分布

200

150
個数（個）
100

50

0

51525354555

65758595

105 115 125 135 145 155 165 175 185 195

直径（μm）

表－５ 塗布高さと扁平率
26100

塗布高さ測定結果

9024

塗布高さ

80

扁平率
227060

高さ 20（μm）

扁平率50 （%）

184030

1620
1495

100

105

110

115

120

12513013514010

直径（μm）

表－６ PiT-16 の仕様項目

微小点塗布装置

外形寸法（W×D×H）

84.5×68×242（mm）

質量1.6（kg）

駆 動 源

ヘッド：クリーンドライエア 0.1〜0.2（MPa）
モーターアンプ：AC100V

適応液剤

導電性接着剤、一液性エポキシ配合樹脂、紫外線硬化樹脂

塗 布 径

100（μm）
以下

使用環境

温度：0～55℃（結露無きこと）※液剤の性状による
湿度：20～85％RH（結露無きこと）

5

4.‌発 泡体塗布による液剤形成技術
MFD- 1 0 は、一液性の液剤に気体を混合させて発きるものとして多方面へご紹介をさせて頂き、高い評価を得ています。

泡状態にする小型のメカニカルフォーミング システ
ムです。従来のケミカル発泡（二液性反応発泡）のように、二 液 混 合で化 学 反 応を起こし発 泡させる原未発泡
C硬度：36

理とは異なり、一液性の液剤へ物理的に気体を混入させ、液 剤を安 定させたまま発 泡 状 態にする仕 組みになっています（写真－５）。
発泡倍率は、1 . 3 ～ 3 . 0 倍の範囲で容易にコントロールができ、同じ液 剤でも発 泡 倍 率ごとに性 状の1.4倍 発泡
C硬度：23異なる硬化物を作ることが可能です。発泡状態は独立発泡を形成するため、シール性能が必要な用途でその効果を発揮できます（写真－６）。
例えば、一般的なケースシールで剛性が低い筐体1.6倍 発泡
C硬度：19の場合、発泡倍率を高くして発泡体硬度を低く調整することで、筐体にストレスを加えることなくシール組み付けが可能となります。
その他に本装置の特徴としては、①

温・湿度の環境に影響を受けず性能を発揮②

小型で省スペース③

接液部を容易に分離でき、メンテナンス性が良好④

少量吐出域（0.01 ～ 1.50g/sec.）で安定発泡

1.8倍 発泡C硬度：18などがあげられます。
2.0倍 発泡C硬度：16

使用にあたっては、「防音・吸音」「防振・制振」「防塵・ 防滴」「断熱」「軽量化」「緩衝」などあらゆる用途に対応が可能です。発泡素材を必要とする分野で、性能と品質の向上、そして作業効率の向上に貢献で

写真－６ ThreeBond１２３４Bの硬化物断面と硬度

写真－５ メカニカルフォーミングディスペンサー MFD-１０6

表－７は、MFD- 1 0 で熱硬化型シリコーン樹脂を 3 0 0 回吐出した時の吐出量の推移を測定した結果です。
表－８は同様に発泡倍率の推移を測定した結果です。いずれも± 5 ％の範囲内に収まっています。
表－７ 吐出量安定性

（g）
1.300

USL10%

1.250

1.200

USL5%
吐出量Spec

1.150

1.100

LSL5%

1.050

LSL10%

291281271

261251241231

22121120119118117116115114113112111191101817161514131211111.000（回）表－８ 発泡倍率安定性

（倍）
2.300

USL+10%

2.200

2.100

USL+5%

発泡倍率

2.000

Spec

1.900

LSL-5%

1.800

LSL-10%291281271261251241

231

221211201191181

171161151

141131

121

111

91

10181716151413121

1111.700（回）表－９ MFD-10 の仕様
項目型

MFD-10式

Foaming Pump

Mixing HeadController

外形寸法（W×D×H） 200×140×350（mm） 130×145×250（mm） 430×450×230（mm）
質量

10（kg）

4（kg）

8（kg）

駆 動 源

クリーンドライエア 0.3～0.6（MPa）、電源AC200V 30A

吐出速度※10.05～2（cc/sec）

発泡倍率

1.3～3倍※2適応粘度※350～400（Pa・s）※1 使用液剤粘度によって最大吐出量が制限されます。
目安として、粘度100Pa・s で吐出速度1cc/sec 程度※2 使用液剤によって発泡倍率が制限されます。
※3 表記粘度以外の液剤も使用できる場合があります。

7おわりにスリーボンドでは、接着剤・シール剤の開発を進めるとともに、その商品の性能を最大限に発揮するための塗布技術の開発にも取り組んでいます。商品の成分や配合を理解し、その特性に適した塗布装置を設計し、お客様にご提案できるところがスリーボンドの強みです。
今後も産業界の技術革新に対し、我が社の接着剤・シール剤および塗布装置がその一助となるべく取り組みを進めて参ります。これからも、スリーボンドの” 塗布装置による液剤への機能性付与技術” の展開にご期待下さい。
<参考文献>
1）一般社団法人 次世代自動車振興センター 統計資料
2 ) 総務省ホームページ<文中に表記された数値について>吐出した液剤の寸法や特性値は実測値であり、保証値ではございません。

株式会社スリーボンド

研究開発部
省力機器部

省力開発課

株式会社スリーボンド

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東京都八王子市南大沢4-3-3
電話 042(670)5333 ㈹木部肇