前回の記事「グリス塗布の基礎知識と事例」では、グリスの基本特性や用途、代表的な塗布方法について解説しました。グリスは潤滑性や耐久性に優れ、自動車部品、電子機器、産業機械など幅広い分野で使用されています。一方で、グリスは液体材料とは異なる特有の流動特性を持つため、塗布工程ではさまざまな課題が発生します。

例えば、微小量塗布では吐出量のばらつきや位置ズレが発生しやすく、高粘度グリスでは安定供給が難しくなる場合があります。また、広範囲への塗布では塗布ムラや膜厚の不均一が課題となり、狭小部や複雑形状への塗布では塗布精度の確保が求められます。

本記事では、グリス塗布工程で発生しやすい課題とその原因、解決方法について解説します。
以下のようなお悩みをお持ちの方は、ぜひ参考にしてください。

• 微小量塗布で吐出量が安定しない
• 塗布位置のズレが発生する
• 高粘度グリスを安定して供給できない
• 塗布ムラや膜厚のばらつきが発生する
• 自社の用途に適した塗布方式を知りたい

また、グリス特有の高粘度性やチクソトロピー性が塗布品質に与える影響を整理するとともに、課題ごとの対策方法や適切なディスペンス方式についても解説します。

グリスは、基油・増ちょう剤・添加剤によって構成される半固体状の潤滑材料です。液体材料とは異なり、増ちょう剤によって形成されたネットワーク構造を持つため、高い保形性や潤滑保持性を実現できます。グリスの基本的な性質や用途について詳しく知りたい方は、関連記事「グリス塗布の基礎知識と事例」もあわせてご覧ください。

一方で、この特有の構造は塗布工程に大きな影響を与えます。例えばグリスは液剤に比べて流動性が低く、材料によっては数万～数十万mPa・s以上の高粘度を示します。また、多くのグリスはせん断力によって粘度が変化するチクソトロピー性を有しています。さらに、塗布後も液体のように大きく広がらず、塗布形状を維持しやすいという特徴があります。

このような材料特性は、潤滑剤としては大きなメリットとなる一方で、塗布工程では吐出制御や供給安定性、塗布品質にさまざまな影響を与えます。グリス塗布では材料特性を理解したうえで、用途や要求品質に適した塗布方式や供給システムを選定することが重要になります。

材料特性	発生しやすい課題
高粘度	供給不安定、圧力損失
チクソトロピー性	吐出量変動、再現性低下
保形性	塗布ムラ、膜厚ばらつき
低流動性	微小量塗布の難易度上昇

課題① 微小量塗布では塗布量のばらつきや位置ズレが発生しやすい

発生要因：

カメラモジュールやMEMSセンサー、コネクタなどの精密部品では、微小量グリスを高精度に塗布することが求められます。

しかし、グリスは一般的な液剤と比較して流動性が低く、ノズル内部や吐出口付近での圧力変動や材料状態の変化が吐出量に影響しやすい材料です。特に微小量塗布では、わずかな吐出量の変動であっても塗布結果への影響が相対的に大きくなります。また、多くのグリスはチクソトロピー性を有しており、せん断力が加わることで一時的に粘度が低下します。

その結果、微小量塗布工程では、吐出量の再現性低下や塗布位置のズレ、周辺部品への付着、塗布形状の不均一などの品質課題が発生しやすくなります。

対策のポイント

微小量塗布では、吐出量の再現性と塗布位置精度の確保が重要になります。

グリスのような高粘度材料では、圧力変動の影響を受けにくい吐出機構や、高精度な吐出制御が可能なディスペンサーを選定することが有効です。また、塗布量が微小になるほど、わずかな吐出変動や位置ズレが品質に大きく影響するため、安定した定量吐出性能が求められます。

さらに、狭小部や高密度実装部品では、ノズルをワークへ接触させる必要のない非接触塗布を採用することで、位置ズレや周辺部品との干渉リスクを低減できます。特に複数箇所への高速塗布が必要な場合には、生産性向上にもつながります。

課題② 定量管理が難しく、塗り過ぎや塗布不足が発生する

発生要因：

ベアリングやギア、スライド機構などでは、一定量のグリスを安定して供給することが求められます。

グリスが不足すると、潤滑性能が十分に発揮されず、摩耗や異音、発熱の原因となる場合があります。

一方で、過剰に塗布すると、回転抵抗の増加や材料ロス、周辺部品への飛散・付着などを引き起こす可能性があります。そのため、多くの製造現場では「決められた量を塗布すること」だけでなく、「その状態を安定して維持し続けること」が重要な管理項目となっています。

設備立ち上げ時には問題なく塗布できていても、時間の経過や材料ロット、設備条件の違いによって吐出量や塗布品質が変動する場合があります。

対策のポイント

定量管理を安定させるためには、材料状態や吐出条件の変化に左右されにくい塗布方式を選定することが重要です。圧力や吐出時間で制御する方式では、グリスの流動性変化によって吐出量が変動する場合があります。

容積計量方式では、一定容積の材料を機械的に計量して吐出するため、材料の粘度変動や供給圧力の変化の影響を受けにくく、設定した吐出量を安定して再現しやすいという特長があります。塗布量のばらつきを抑制することで、品質の安定化だけでなく、材料ロスの削減や生産性向上にもつながります。

課題③ 高粘度グリスは安定供給が難しい

発生要因：

グリスは一般的な液剤と比較して粘度が高く、材料によっては数万～数十万mPa・sに達する場合があります。また、多くのグリスはチクソトロピー性を有しており、静置状態とせん断状態で流動性が変化するという特徴があります。このような高粘度材料では、液剤のように容易に流動しないため、材料を吐出ポイントまで安定して搬送することが課題となります。

例えば、高粘度グリスを長い配管や細径ホースで供給する場合、材料内部で大きな流動抵抗が発生します。その結果、供給圧力の一部が配管内で消費され、ノズル先端まで十分な圧力が伝わらないことがあります。

対策のポイント

高粘度グリスでは、吐出制御だけでなく材料供給系の設計も重要になります。高粘度材料では、配管抵抗や圧力損失の影響を受けやすいため、タンク・ホース・バルブを含めた供給システム全体を最適化することが重要です。

また、一般的なバルブでは高粘度グリスに対応できず、吐出応答性や再現性が低下する場合があります。高粘度材料に適した高圧供給システムや高圧対応バルブを採用することで、安定した材料供給と吐出制御を実現しやすくなります。配管長の短縮やホース径の最適化、材料温度管理などを行うことで、供給状態の安定化につながる場合があります。

課題④ 広範囲塗布では均一な潤滑膜の形成が難しい

発生要因：

ギアや摺動面などでは、グリスを単に塗布するだけでなく、対象面全体に均一な潤滑膜を形成することが求められます。しかし、グリスは保形性が高く、塗布後に自然に広がりにくい材料です。塗布方法によっては膜厚のばらつきが発生しやすくなります。

例えば、同じ総塗布量であっても、 ・一部にグリスが集中する ・塗布されていない領域が残る ・膜厚が不均一になる といった状態では、潤滑性能を十分に発揮できない場合があります。

特にギアや摺動部では、局所的な潤滑不足が摩耗や異音の原因となり、逆に過剰な堆積は材料ロスや周辺部品への付着につながることがあります。

対策のポイント

広範囲への塗布では、グリスを均一に塗布できるスプレー方式が有効です。スプレー塗布では、対象面全体へグリスを均一に分散しやすく、膜厚のばらつきを抑制しながら安定した潤滑膜を形成できます。また、必要以上のグリス付着を抑えやすいため、材料ロスの低減や周辺部品への飛散防止にもつながります。

課題⑤ 複雑形状への塗布では位置精度の確保が難しい

発生要因：

複数箇所への塗布や複雑形状への塗布では、塗布のたびにノズルの位置決めや上下動作が必要となります。また、グリスは塗布後に大きく広がらないため、狭小部では塗布位置のわずかなズレがそのまま塗布品質に影響する場合があります。段差部や凹凸形状、周辺部品とのクリアランスが小さい箇所では、ノズルとワークの干渉リスクも高まります。

そのため、位置決め精度や設備動作の安定性が求められ、塗布条件の管理がより重要になります。特に小型電子部品や精密機構部品では、塗布精度だけでなく生産タクトも重要な管理項目となります。

対策のポイント

複雑形状や狭小部への塗布では、塗布精度と生産性を両立できる方式を選定することが重要です。

非接触ジェット塗布を採用することで、ノズル干渉リスクを低減しながら、高速かつ高精度な塗布を実現できます。ノズルをワークへ接近させる必要がないため、複雑形状や段差部でも安定した塗布が行いやすくなります。

また、ノズルの上下動作を削減できるため、サイクルタイム短縮や設備動作の簡素化にもつながります。複数箇所への連続塗布が必要な工程では、生産性向上の効果も期待できます。

お困りごと	推奨塗布方式
微小量を高精度に塗布したい	非接触ジェット塗布・高精度ディスペンサー
塗布量を安定させたい	容積計量方式
高粘度グリスを安定供給したい	高圧供給システム
広範囲へ均一に塗布したい	スプレー塗布
複雑形状や狭小部へ塗布したい	非接触ジェット塗布
生産タクトを改善したい	非接触ジェット塗布

グリスは優れた潤滑性能や保持性を持つ一方で、高粘度性やチクソトロピー性、保形性といった特有の材料特性を有しています。そのため、塗布工程では微小量塗布時のばらつき、定量管理の難しさ、高粘度材料の供給不安定、広範囲塗布時の膜厚ばらつき、複雑形状への塗布精度確保など、さまざまな課題が発生する可能性があります。

これらの課題は、単に吐出条件を調整するだけでは解決できない場合も多く、材料特性や塗布対象に応じて適切な塗布方式や供給システムを選定することが重要です。グリス塗布工程を最適化することで、品質の安定化、材料ロスの削減、生産性向上を実現し、より効率的な製造工程の構築が可能になります。

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当社では、本記事でご紹介した内容をより詳しくまとめた資料 「グリス塗布課題と塗布方式選定ガイド」をご用意しています。
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