20年以上ディスペンシング業界で働いてきた経験から、ほぼすべての種類のバルブの使用経験があります。ニードルバルブは、最も一般的で基本的なディスペンシングバルブの一つです。構造はシンプルですが、適切な用途であれば非常に実用的です。

ニードルバルブの動作原理は単純明快です。ニードルが上下に動くことで接着剤の流量を制御します。ニードルがバルブシートに押し付けられると接着剤が密封され、ニードルがバルブシートから離されると空気圧または重力によって接着剤が流れ出ます。ニードルバルブの利点は、応答速度が速く、操作が直感的であることで、特に瞬間接着剤、UV接着剤、希釈エポキシ樹脂などの低粘度から中粘度の接着剤に適しています。これらの用途では、ニードルバルブは比較的安定した吐出を実現し、メンテナンスも容易です。

ニードルバルブの重要な特徴は、リトラクション機能です。ニードルが閉じると、わずかな負圧が発生し、ノズルから余分な接着剤が引き戻されます。これは特に低粘度接着剤に有効で、糸引きや垂れを防ぎます。以前、ノートパソコンのスピーカー組み立てプロジェクトで、クライアントがタイムプレッシャーバルブを使用していた際、ノズルから接着剤が糸引きする現象が頻繁に発生し、歩留まりが低下していました。ニードルバルブに切り替えたことで、リトラクション機能のおかげでこの問題が解決し、きれいで正確な接着剤塗布点を実現できました。

しかし、ニードルバルブには限界があります。まず、一定の粘度範囲内の接着剤を使用する必要があります。高粘度の接着剤は、接着剤の固着やノズルの詰まりを引き起こす可能性があります。次に、ニードルバルブの吐出粘度はスクリューバルブに比べて低いため、高精度な用途には適していません。また、ニードルとバルブシートは経年劣化により摩耗し、シール性能が低下し、液だれや不完全な遮断を引き起こす可能性があるため、摩耗部品の定期的な交換が必要です。

ニードルバルブは、構造上、駆動機構、ニードル、バルブシート、ノズルで構成されています。通常は空気駆動ですが、電動式もいくつかあります。ニードルは耐摩耗性を高めるため、通常、超硬合金またはステンレス鋼で作られています。ノズル径は0.1～0.5mmで、吐出量に直接影響します。適切な圧力調整が不可欠です。圧力が高すぎると液剤が飛び散り、低すぎると完全に遮断できない場合があります。これは、現場でのセットアップ時によく考慮される事項です。

ニードルバルブは、瞬間接着剤のドット塗布、UV接着剤の位置決め、家電製品における小面積の接着など、接着剤の塗布量は中程度でありながら、きれいな塗布が求められる用途に最適です。その利点は、シンプルさ、低コスト、そしてほとんどの低粘度接着剤との互換性です。

最近、メーカーはニードルバルブの改良に取り組んでおり、粘度がやや高い接着剤に対応する加熱モジュールを追加したり、摩耗を軽減して引き込み性能を向上させるためにニードルの形状を最適化したりしています。基本的な原理は数十年にわたって変わっていませんが、これらの改良により、現代のディスペンシングプロセスにおけるニードルバルブの有用性が拡大しています。

まとめると、ニードルバルブは設計がシンプルであるにもかかわらず、ディスペンシング用途において依然として不可欠な存在です。20年以上の経験を持つフィールド技術者として、私は常にお客様にこうアドバイスしています。ニードルバルブを選定する際には、超高精度ではなく、接着剤の特性やプロセス要件との適合性に着目してください。適切な用途であれば、ニードルバルブは安定した信頼性の高いディスペンシング性能を提供し続けます。