液中の気体を除去し、品質を上げたい
材料を混ぜ合わせた時に混入する気体が、液中にそのまま残っていると見た目や品質に影響を及ぼすことがあります。材料に混入した気体を除去して、品質の保持や向上を実現した撹拌脱泡機の事例を紹介します。
効率的な脱泡処理の事例
接着剤のメーカー事例。製造する多品種の接着剤を脱泡するために効率のいい装置を求めていました。生産性と設備コストの面で、HR100とマッチ。脱泡機能面は、真空ポンプで強制的に脱泡し希望の脱泡レベルをクリアできました。
- 対応した機械／メーカー
ハイローターHR100／三星工業 - 機械の特徴
自公転比率による充実の分散能力
ハイ・ローターシリーズ独自の自公転比率により、高い分散能力が発揮されます。新潟大学との共同研究を通じて分散メカニズムを解明しており、その成果が取り入れていることが秘訣となっています。
大容量の80Lバッチで量産に対応
80Lバッチが採用されている大型モデルです。そのため、たとえばHR200モデルであれば、20L容器を4カップまで搭載することができます。研究開発のラボスケール～こちらの80Lクラスまで、いずれも同じ機構と原理で機能する商品ラインナップがそろっています。開発プロセスから量産プロセスへとスピーディーに移管しようと考えている企業のニーズに、しっかりと応えられるモデルです。
セルフメンテナンスのみで10年間の長期使用が可能
アフターサービスなどを依頼しなくても、セルフメンテナンスのみで10年間使い続けられる耐久性を有しています。歯車や減速機などのないシンプル設計であることが、その大きな理由です。そのため、ランニングコストをおさえやすいというメリットを得られます。ちなみに、必要なセルフメンテナンスは「駆動リング交換」「オイル交換」「グリスアップ」の3項目です。
あまり大きなノイズを出さずに運転できる
低振動かつ低騒音なので、環境問題に貢献できるところもハイ・ローターシリーズの注目ポイントです。オリジナルの「アウターリング方式」を採用しているため、シンプルな構造になっています。これが、運転中に生じる振動や騒音の大幅カットを実現できている理由です。また、シンプル構造によって、故障の発生頻度も低減されています。
しっかり脱泡して生産力もアップした事例
LED材料の製造メーカーの事例。脱泡と仕上げ分散を同時に実施し、量産化と生産性アップを希望していました。容器サイズと、4個掛けで生産できる量産機としてHR100とマッチし、課題解決に至りました。
- 対応した機械／メーカー
ハイローターHR100／三星工業 - 機械の特徴
10Lもの大容量容器を1度に4つ撹拌脱泡できる機械です。強力な自転公転による撹拌脱泡ができるため、脱泡も妥協が必要ありません。会社独自の仕様にカスタマイズして、より効率・精密さを求めることもできます。
絶縁性ペーストを撹拌脱泡した事例
電機用接着剤などに利用される絶縁性ペーストは、気泡が残ったままでは、品質に影響を及ぼします。機械を使って撹拌脱泡することで、ペースト状の素材に混入していた気泡を、きれいに取り除くことができました。
- 対応した機械／メーカー
共立精機 - 機械の特徴
撹拌脱泡機「ハイマージャ」は、容器に自転と公転2つの遠心力を与え、上下渦巻の高速対流を発生させることで、高精度な撹拌と脱泡を行います。撹拌翼を使わないため、材料にダメージを与えず、ロスが発生することもありません。大気圧タイプで十分な脱泡効果が得られますが、溶存気体を徹底して取り除きたい場合は、真空圧タイプを選びます。
UV硬化接着剤を撹拌脱泡した事例
液晶パネルの構造接着などに使われるUV硬化接着剤は、UV（紫外線）を照射すると短時間で接着する、速乾性の高いものです。材料に気泡が残っていると、品質に影響が出るため、取り除かなければなりません。手撹拌では難しいので、撹拌脱泡機を使って、液体の中に混入した気泡を、短時間できれいに取り除きます。
- 対応した機械／メーカー
共立精機 - 機械の特徴
自転公転2つの遠心力を利用して、容器に高速対流を発生させることで、気泡を混入せず撹拌と脱泡ができます。大気圧タイプで十分な脱泡効果が得られますが、溶存気体を徹底除去したい場合は、真空圧タイプを選びます。
美容液を撹拌脱泡した事例
美容液は、メーカーによって様々な材料を用いますが、製造工程で液体に気泡が発生した場合、見た目や品質に問題が起こります。手撹拌では難しいことと、大量生産などの理由から、機械を使って撹拌脱泡を行います。大量の気泡も機械を使うことで、きれいに取り除くことが可能です。
- 対応した機械／メーカー
共立精機 - 機械の特徴
材料を入れた容器を自転公転させ、容器内に高速の上下渦巻の対流を起こし、撹拌と同時に脱泡します。撹拌翼を使わないため、材料を傷つけず、材料ロスのない処理が可能です。大気圧タイプで十分脱泡できますが、溶存気体をきれいに取り除きたい場合は、真空圧タイプを選びます。
目視が難しい透明な材料を高精度に脱泡した事例
PDMS（高精密転写用シリコーン印象材）は、主剤・硬化剤の2液が透明なので、撹拌状態を目視で確認することが難しいものです。気泡が混入していると転写の妨げとなるため、十分に脱泡する必要があります。撹拌脱泡機によって処理したところ、短時間で粘度差のある材料も均一に撹拌し、微小な気泡まで取り除くことができました。
- 対応した機械／メーカー
あわとり練太郎 ARE-310／シンキー - 機械の特徴
少量処理の研究開発や生産に適した機械です。シングルカップで、最大積載量は310g。独自の冷却機構を搭載、連続使用にはオプションが必要です。微粒子でも均一な分散が可能、低粘度から高粘度の材料まで幅広く対応できます。
材料変性なく液中から気体を除去した事例
銀ペーストは、粒子が沈殿しやすく、手撹拌した後の真空減圧に30分かかります。脱泡時に溶剤成分が揮発したことで、ボイドが発生し、品質に問題が生じることがあります。撹拌脱泡機の導入により、材料を均一に分散、微細な気泡まで脱泡でき、材料を変質させず短時間での処理が可能となり、課題を一掃できました。
- 対応した機械／メーカー
あわとり練太郎 ARE-310／シンキー - 機械の特徴
シングルカップで、最大積載量が310gの自転・公転ミキサーは少量の研究開発や生産に適しています。独自の冷却機構を搭載。微粒子も均一に分散でき、低粘度から高粘度の材料まで幅広く対応可能です。
シリンジ入りの液体を脱泡処理した事例
電子部品メーカーでは、接着剤や樹脂などをシリンジに入れた状態で、脱泡処理をします。小さな径のシリンジの脱泡は手作業では難しいため、遠心脱泡と真空を組み合わせた撹拌脱泡機を用いて、高精度な脱泡処理を行います。本体構造が真空チャンバーとなっているので、シリンジを回転させずに真空引きのみの処理が可能です。
- 対応した機械／メーカー
SK-300SVII （真空タイプ）／写真化学 - 機械の特徴
真空装置が付いているので脱泡力が高い
真空装置が効果的な働きをしているところが、注目すべき特徴のひとつとなっています。通常よりも微細な泡を取り除くことができるため、次のような効果も期待できます。
- 通電性および絶縁性を向上させる
- 泡を原因とする製品の不良率をおさえる
- 気泡によるシリンジの空打ちを防ぐ
さらに、真空ポンプを別置きとすることによって、メンテナンスの負担軽減にもつながっています。
1カップ仕様によるシンプル機構の実現
容量300ミリリットルの1カップ仕様を採用。そのため、仕組みの複雑化を回避した機構を実現しています。設定時間は10秒から300秒×5ステップです。また、設定チャンネルについても、上位機に劣ることなく、100チャンネルとなっています。
液体中の溶存気体を取り除く「脱気」の方法
液体の脱気とは、液体中に溶け込んだ気体を除去する操作を指します。これは、化学分析の精度向上、食品や飲料の品質管理、さらには工業的な効率の向上を目的として、さまざまな分野で必要とされています。
脱気の目的と重要性
液体中の気体を取り除く理由は、用途によって異なります。食品や飲料の分野では、酸化を防ぐことが主な目的です。例えば、酸素が溶け込んだ状態のままでは、酸化による風味の劣化や成分変化が生じる可能性があります。特に、ワインやビールなどの製品では、酸素の除去が品質維持に直結します。
一方、化学分析では、溶存気体が分析装置に悪影響を与えることがあります。例えば、液体クロマトグラフィーでは、溶離液中の気泡がポンプや検出器に問題を引き起こす可能性があるため、脱気は不可欠です。また、化学反応を行う際には、酸素や二酸化炭素が副反応を引き起こすことを防ぐために脱気が行われます。
さらに、工業プロセスにおいては、配管やポンプ内で気泡が発生することで装置の故障を招くリスクがあります。こうした問題を回避するため、脱気は装置保護の観点からも欠かせない作業とされています。
主な脱気方法とその特徴
脱気にはいくつかの方法があり、それぞれ効果や適用範囲が異なります。ここでは、代表的な方法を詳しく解説します。
減圧脱気
減圧脱気は、液体を減圧環境に置き、溶存気体の溶解度を低下させて気泡として除去する方法です。減圧状態では液体中の気体が気泡として現れるため、これを機械的に取り除くことで脱気が行われます。この方法はシンプルで比較的安価に実施できますが、完全に気体を除去するには限界があります。特に粘性の高い液体では、脱気の効果が低下することがあるため注意が必要です。
超音波脱気
超音波脱気では、液体に超音波を照射することでキャビテーション現象を誘発し、気泡を形成します。その後、気泡が浮上して液体表面で消失することで脱気が進行します。この方法は短時間で効率的に脱気を行うことができ、大容量の液体にも適用可能です。また、減圧と併用することでさらに高い脱気効果を得ることができます。ただし、装置が高価であるため、用途によってはコストが課題となります。
凍結脱気
凍結脱気は、液体を一度凍結させ、減圧下で融解を繰り返すことで溶存気体を除去する方法です。このプロセスでは、気体が氷中に閉じ込められた状態で取り除かれるため、高い脱気効果を得ることができます。しかし、処理量が限られるため、大規模な脱気には適していません。この方法は、特に高純度の溶媒が必要な化学反応で利用されます。
ガス置換（パージ）
ガス置換では、不活性ガス（例：アルゴンや窒素）を液体中に吹き込み、酸素や二酸化炭素などの溶存気体を物理的に置換します。簡便で迅速に実施できる一方、低沸点の液体では蒸発が生じる可能性があるため注意が必要です。食品分野や工業的なプロセスでよく用いられ、特に酸化防止が重要な場合に適しています。
膜脱気
膜脱気は、特殊な中空糸膜を使用して溶存気体を選択的に透過させて除去する方法です。この方法は、省スペースで効率的な脱気が可能で、連続的な処理にも適しています。膜を利用するため、溶媒の組成が変化しにくい点も大きな特徴です。主に製薬や半導体製造の分野で利用されていますが、装置の初期投資が高額であるため、長期的な利用計画が必要です。
加熱脱気
加熱脱気は、液体を加熱して溶存気体の溶解度を低下させ、気体を放出させる方法です。例えば、一旦煮沸した水を冷ます「湯冷まし」は、家庭でも行われる脱気の一例です。加熱による脱気は簡単に実施できますが、液体の化学組成が変化する可能性があるため、用途に応じた配慮が必要です。
- 【PR】ラボ機と量産機、同メーカー購⼊のすすめ
- 小型、実験用の100ml以上400ml未満の撹拌脱泡機
- 小型から中型の400ml以上1000ml未満の撹拌脱泡機
- 中型の1L以上4L未満の攪拌脱泡機
- 中型から大型の4L以上10L未満の攪拌脱泡機
- 10L以上の大型攪拌脱泡機
