撹拌脱泡の方法と種類
撹拌脱泡機とはどんな機械なのでしょうか？撹拌脱泡機がどのような方法で「撹拌」「脱泡」を行っているのか、その仕組みについて紹介します。撹拌脱泡機では、一般的な撹拌方法である「翼」や「かくはん棒」を使用した方法ではなく、別の方法、遠心力を取り入れるのがメジャーです。脱泡方法は「真空ポンプ」を使うタイプと「回転力」で気泡をつぶすタイプの2つがあります。
撹拌の方法
撹拌脱泡機で使われている撹拌方法は、撹拌機で一般的に使われているプロペラ式や3本ロール式、ローラー式ではありません。どのような方法で撹拌を行っているのかご紹介します。
自転公転方式による撹拌
撹拌脱泡機の多くが採用している撹拌方法は「自転公転方式」です。材料を入れた容器を、高速で公転・自転させ、この時に発生する遠心力と流れの間に生じるせん断力で、分散効果の高い撹拌が行われます。
これを高速で続けることにより、液体や粉体の分子が細かくなりながら移動し続け、その結果プロペラなどを使用せずに粘度・比重差のある材料でも短時間で均一な撹拌が可能となるのです。
撹拌翼（プロペラ）による撹拌
容器の中で撹拌翼（プロペラ）を回転させ、モーターのエネルギーを全体に循環させる流れ「吐出作用」と、局所にせん断力を与える「せん断作用」という2つの作用に転換して撹拌を行います。
撹拌翼の形状は、目的や材料の種類などに合わせて選ぶことが重要です。一般的なものはプロペラ翼ですが、他に円盤にブレードを付けたディスクタービン翼、小舟のオールのような傾斜パドル翼などがあります。
かくはん棒による撹拌
撹拌はプロペラなどを回転させて行うのが一般的ですが、かくはん棒を固定して容器を回転させて撹拌するものがあります。羽根を回転する方式と比べて、泡の巻き込みが大幅に減少するため、短時間での撹拌が可能です。
かくはん棒の羽根部分は、材料や目的に応じて様々な形状があります。また、真空ポンプを搭載して撹拌と同時に脱泡できるものもあります。
脱泡の方法
撹拌脱泡機で、自転公転による撹拌を行うことで同時に脱泡も行いますが、材料の粘度が高い場合など、十分な効果が得られない場合があります。撹拌脱泡機での脱泡方法について見てみましょう。
遠心力による脱泡
撹拌脱泡機でよく採用されている自転公転方式は、公転の遠心力で強力な重力加速度を発生させ、短時間での脱泡が可能です。
液面に運ばれた気泡が自転のせん断力によって破泡。低粘度の材料は脱泡できますが、高粘度の材料は気泡が取れなかったり時間がかかったりします。遠心力では気泡を分離できても破泡しにくく、大気中の処理では脱泡力はやや弱くなります。
真空ポンプによる脱泡
真空ポンプを用いて、タンク内を真空にして脱泡力を高める方法があります。自転公転による上下対流と渦巻状の流動を真空下で行うと、気泡の体積が膨張し、速いスピードで気泡が液面まで運ばれます。運ばれた気泡は自転のせん断によって破泡、あるいは真空面と接触して泡を除去。粘度の高い材料もこの原理で脱泡できます。真空での脱泡は、大気中より強い脱泡力となり、短時間での脱泡が可能です。
棒やプロペラを用いた撹拌機と真空装置の組み合わせによる脱泡も可能です。
撹拌脱泡機の仕組み・方法のまとめ
撹拌機と脱泡機、それぞれの機械の特徴をみてきました。撹拌脱法機を導入するにあたって、それぞれの特徴を押さえておくことは、失敗しない機械選びのために重要です。生産工程や研究開発の内容、材料の性質などに適した機械を選びましょう。
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