次世代接着・接合ソリューション

本ページでは、接着接合に関する先進的な生産設備や検査装置を近年の動向を交えて紹介させていただきます。

特集:大気圧プラズマの総合サイトをオープンしました。

接着接合工法の現状

昨今中国や台湾企業の台頭により、製造業界の競争が激化する中、モノづくりに対し下記の需要が出てきています。

  1. 自動化(省人化)によるコストダウン
  2. 厳しい環境規制への対応
  3. 品質価値向上

このような世の中の需要に対応するため、生産工程や検査工程が見直され、様々な新しい工法や検査技術が考え出されております。

接着接合技術と弊社製品の関連性

接着接合技術を有した製品をご紹介します。

【FUJI製大気圧プラズマ】

昨今自動車や航空機等は軽量化のため、様々な材料が適用されており、異種材料を接着接合する必要が出てきております。材料を高い品質で接着接合するためには、材料を接着接合する手前で均質化された表面状態である必要があり、表面処理技術が非常に重要となります。弊社ではその表面処理技術の一つとして大気圧プラズマを取り扱っております。

(既存技術との比較)
難接着性の樹脂材へ接着剤を塗布する際、接着性を向上させるため、接着剤塗布前に樹脂へプライマーという溶剤を塗った上で接着することがあります。大気圧プラズマはプライマー塗布の前に樹脂へプラズマ処理を施すことにより、更に接着強度を向上させるということにも有効ですが、昨今は廃液処理の環境規制の問題や工程(コスト)削減のため、プライマーレス化が進んでおります。大気圧プラズマ処理とプライマーレス接着剤の組み合わせにより、廃液の出ないドライプロセスでの環境に優しい表面処理を実現することができ、更にプライマーの工程を削減することによりコストダウンも実現できます。
又、樹脂を表面処理する一つの工法としてフレーム処理(火炎処理)が使用されております。フレーム処理は火事のリスクがあり、またCO2を排出するという課題を抱えております。FUJI製大気圧プラズマは処理速度及び照射距離という意味でフレーム処理の工法に置き換えが可能な極めて稀なプラズマ装置のため、フレーム処理から置き換えていただくことにより、環境に優しく安全な工法を実現いたします。

【ファースト製接着剤塗布検査装置】

大気圧プラズマによる表面処理の後工程では接着剤が塗布されますが、接着剤を塗布するディスペンサへカメラを取り付け、接着剤の塗布形状を2次元及び3次元で自動検査できる接着剤塗布検査装置を取り扱っております。

(既存技術との比較)
接着剤塗布の欠陥を検査するやり方として、接着剤塗布後、目視や静止画を撮影し画像処理により欠陥を検査する手法があります。ファースト社製品は既存のディスペンサにカメラやレーザ(高さ測定の為)等をセットすることにより、接着剤塗布と同時にリアルタイムに塗布形状を2次元もしくは3次元で撮影することができます。又、予め接着幅や高さの閾値を設定することにより、閾値を超える形状が発生したら、それを検知しアラームを上げるという運用も可能です。専用パルスジェネレータにより、塗布開始信号に同期して撮像信号が連続的に生成されるので、接着剤塗布開始と同時に撮影を開始することができます。

【Excelitas製UV硬化用LEDモジュール】

上記のように接着剤もしくは樹脂が塗布される際、UV光で硬化する接着剤や樹脂材があります。その光源としてLEDタイプのUV光源を取り扱っております。
産業界においても環境への対応は重要な課題であり、 社会や市場における要請が高まりを見せるなか、丸文では、各種インク・印刷、接着剤、コーティングの硬化などの用途向けに、LED方式における環境配慮型のUV照射装置を販売しております。
水銀を含まない LED方式は、環境負荷の低減に貢献できるだけでなく、ON・OFFの点灯性に優れ、長寿命によりメンテナンスを軽減します。
また、UV照射によりインクにVOC(揮発性有機化合物)を含まない環境負荷の小さい印刷を実現します。
幅広いUV波長をサポートし、スポットから大面積における非常に均一な高出力を提供します。

【Luminus製UV硬化用LEDデバイス】

LED光源のモジュールだけではなく、デバイスも取り扱っています。
お客様ご自身でUV LEDモジュールを設計いただけるよう、365nmから420nmまでの幅広いUVA波長に対応したLEDデバイスも取り扱っております。
コンパクトなパッケージの1Wからメーカーの独自技術の強みとなる30W以上の高い出力までラインナップがあり、最適なパッケージをご提供します。

【Futonics製2μmレーザ発振器】

接着剤レスの工法で樹脂を接合したい時、物理的接合(超音波溶着や熱板溶着等)、機械的接合(ボルト/ねじ締結)やレーザ溶着の工法がありますが、その中で弊社ではレーザ溶着の工法を取り扱っております。レーザ樹脂溶着では一般的に吸収材を混ぜた有色の樹脂(吸収側)とレーザをほぼ吸収しない樹脂(透過側)を重ね、透過側からレーザを照射し溶着しますが、弊社では吸収剤を使用せず透過樹脂同士を溶着する技術も提案可能です。

(既存技術との比較)
従来のレーザ樹脂溶着の技術は透過材と吸収材の樹脂の組み合わせで溶着させるのが一般的ですが、弊社取扱いのFutonics製レーザは2μmという波長のため、透明な樹脂にも吸収が発生し、透過材同士の組み合わせでも溶着が可能となります。

【SAKAR Technology製樹脂溶着用レーザ発振器】

従来の透過材と吸収材の組み合わせによるレーザ樹脂溶着の技術ですが、SAKAR Technology製の製品はファイバーが脱着可能であり、シングルエミッタ—LDを採用することにより長寿命を実現した特長ある半導体レーザです。

【Lavision製ひずみ解析装置】

上記のように接着接合を行う際、その前後の歪みや変位量を解析したいというご要望があります。歪みを解析する際、一般的に接触型である歪みケージを使用しますが、弊社ではカメラで撮影し非接触で歪みを解析できる装置を取り扱っております。

(既存技術との比較)
一般的な接触型の歪みケージは下記の課題を抱えています。
1. 数百から数千にのぼる種類の中から最適なものを選択する必要がある。
2. ケージの貼り付けに手間がかかる。
3. 接着出来ない、もしくは接着強度が低い材料は測定出来ない。
4. 基本的には1方向に歪みに対し1個のゲージが必要となる。歪みがかかる方向が予め分かっていなければ使用し辛い。
5. 複雑形状をしたワークではゲージがセットし辛く、測定が困難。
6. 使用できるワークの温度範囲に制約がある。
Lavision製歪み解析装置は非接触型なので上記課題を解決でき、簡易的に尚且つ高精度な歪み解析を行うことができます。

接着材の塗布工程で使用される弊社製品のイメージ

この項目では接着剤を塗布する工程のどの部分に弊社製品が使用されているかイメージ図と共にご紹介します。
まず、材料に接着剤を塗布する前に、接着したい部分に向かって大気圧プラズマよる表面処理を行います(下記①)。
次に、ディスペンサによる接着剤塗布を行いますが、ディスペンサにカメラを取り付け、接着剤塗布と同時に接着剤塗布形状を撮影し、自動で接着剤の塗布形状に問題が無いか検査を行います(下記② )。
そして、塗布した接着剤へUV光を照射することにより、接着剤の硬化を促進します(下記➂)。
最後に、接着した材料の接着強度を確認する為、引っ張りせん断試験等の試験を行いますが、その試験中に材料にどのような歪みがかかっているかを非接触で撮影し解析します(下記④)。

レーザ樹脂溶着(接着剤レスの接合)の工程で使用される弊社製品のイメージ

この項目では接着剤レスにてレーザで樹脂溶着を行う工程のどの部分に弊社製品が使用されているかイメージ図と共にご紹介します。 まず、樹脂にレーザ溶着を行う前に、溶着部分に向かって大気圧プラズマよる表面処理を行います(下記①)。 次に、レーザにより樹脂同士を溶着します(下記②)。 最後に、溶着した材料の接合強度を確認する為、引っ張りせん断試験等の試験を行いますが、その試験中に材料にどのような歪みがかかっているかを非接触で撮影し解析します(下記➂)。