プラネタリーセントリフューガルミキサーによる気泡除去：わずか数分で完了

接着剤、導電性ペースト、またはコーティング剤を手作業、あるいは従来型の攪拌機で混合した経験がある方はご存知でしょう。掻き取り、攪拌、待機、再び掻き取り……それでも、取り除けない微小な気泡が残ってしまうのです。

気泡は、あらゆる配合設計者にとっての“静かな敵”です。
放置すると、応力集中点を生じさせ、接合部の強度を低下させ、導電性インク内の電気通路を遮断し、表面仕上げを損なうピンホールを引き起こします。
厄介なのは、高粘度材料からこうした気泡を取り除くことが極めて困難であることです。
高粘度スラリーでは、マイクロバブルが自力で表面に上昇するのに数日かかることがあります。これは、バブルがまず液体の表面まで移動し、膜を形成して破裂し、最後に逃逸しなければならないためです。
材料が濃厚になるほど、この一連のプロセス全体が遅くなります。

真空脱泡ミキサーとは？

真空脱泡ミキサー（真空脱気ミキサーまたはデバブリング機とも呼ばれます）は、遠心混合と真空チャンバーを組み合わせたミキサーです。
材料は密閉されたカップに入れられ、減圧されたチャンバー内で高速回転します。
回転運動により強い遠心力が発生し、同時に真空が材料内の空気を引き抜きます。
この2つの作用が協調して働き、遠心力によって混合物が圧縮され、閉じ込められた気泡が表面へと押し出される一方、真空がそれらが再形成される前に除去します。

惑星式遠心混合機は、真空脱泡混合機の一種で、カップが中央軸の周りを公転するとともに、自身の軸を中心に自転する構造になっています。
この二重運動により、強力な三次元流動場が生み出され、混合と脱泡を一度に実行できます。ブレードもパドルも不要で、死んだ領域（デッドゾーン）もありません。

閉じ込められた空気の真のコスト

気泡は単なる外観上の問題ではありません。
その影響は、以下のように定量的に確認できます：

• 接着強度の低下。
  空隙（エアポケット）は応力集中点となります。
  熱サイクルや機械的負荷下では、接着部がより早期かつ急激に破壊されます。
• 電気的性能の劣化。
  銀ペーストなどの導電性スラリーでは、気泡が電流経路を遮り、シート抵抗を上昇させ、印刷の精細度および密着性を損ないます。
• 外観が均一でない。
  空気を閉じ込めたコーティング材、ゲル、封止材は、濁りや凹みを生じやすく、ロット間での粘度や透明度のばらつきが予測不能に変化する。

製造現場では、気泡が自然に消えるのを待つことはほとんど選択肢にならない。
加熱は有効だが、熱に弱い成分を損なう恐れがある。
機械攪拌では、むしろさらに空気が混入してしまう。
そのため、より多くの配合設計者が、脱泡工程を専用の真空脱泡ミキサーへ移行させている。

真空脱泡の仕組み（機器内部）

プランетリーバキュームミキサーの動作原理は、以下の3つの力に基づいている。

1. 公転（オービット）。
   カップキャリアが、装置の中心軸を中心に高速で回転する。
   遠心力によって材料が外側および下方に押し出され、バッチが圧縮されて気泡が表面へと押し上げられます。
2. 回転（スピン）
   各カップは自身の軸を中心に独自に回転し、カップ内壁でせん断力を発生させます。
   これによりアグロメレート（凝集体）が解砕されるとともに、バッチは絶えず動き続けているため、層別化（ストラティフィケーション）を起こすほど長時間静止することはありません。
3. 真空
   チャンバー内は高真空状態に引き下げられます——SMIDA社のTMVシリーズでは0.2 kPaまで到達します——これにより、気泡が内部に閉じ込められるのではなく、表面で膨張・破裂します。

カップが密閉されているため、この工程では湿気の吸収や溶剤の蒸発も防ぐことができ、湿気感受性の高い系において特に重要です。

上記の前後比較写真は、SMIDA真空ミキサーで処理された高粘度接着剤を示しています。左側の白濁し気泡を多く含むペーストが、数分間の真空処理後に右側のように透明で均一な材料へと変化しています。

あなたの材料は遠心脱泡に適していますか？

真空式プランetaryミキサーをプロセスに導入すべきかどうかは、以下の3つの簡易チェックで判断できます：

• 粘度。
  遠心脱泡装置は、低粘度のインクから約2,000,000 cPまでのペーストまで、沈降や気泡の巻き込みが最も顕著になる粘度範囲を一貫して処理できます。
• せん断感受性。
  ブレードを用いない混合方式のため、繊細なフィラーおよび長鎖ポリマーが切断・損傷されることはありません。
• 密閉系への対応要件。
  溶剤の蒸発、水分の吸収、あるいは酸素への暴露を防ぐ必要がある場合、シールドカップ構造は明確な利点となります。

導電性ペースト、接着剤、ポッティング材、化粧品クリーム、電池スラリーなど——この3つの条件すべてを満たす材料こそが、真空脱泡ミキサーの恩恵を最も大きく受けるものです。

適切な機種を選ぶ：比較すべきポイント

真空脱泡ミキサーを評価する際は、単に「最高速度」という表記にとらわれず、実際の結果を左右する以下のパラメーターを比較してください：

よくあるご質問

真空脱泡にはどのくらいの時間がかかりますか？

高粘度スラリーの多くでは、0.2 kPaの真空下で数分間の混合を行うだけで、目視可能な気泡や微小気泡を除去できます。これに対し、自然沈降には数時間から数日、あるいは真空チャンバーを複数回通過させる必要がある場合があります。

真空脱泡ミキサーは、真空チャンバーの代わりになりますか？

高粘度材料の場合、はい——通常、より効果的に脱泡できます。
真空チャンバーは気泡が自然に上昇するのを待つ方式であり、ペースト状の高粘度材料ではこの上昇が極めて遅くなります。
プランetary遠心ミキサー（デュアルモーションミキサー）は、遠心力で気泡を積極的に押し出し、同時に真空で気泡を除去するため、従来の数分の1の時間で脱泡が可能です。

ミキサーはせん断に弱い材料を損傷させますか？

材料に刃物が一切接触しないため、せん断力は穏やかかつ均一に作用します。
銀フレーク、ガラスフリット、セラミック粉末などのフィラーは、形状や粒度分布を維持したままです。

真空タイプのミキサーが必要ですか？ それとも標準タイプで十分ですか？

気泡が製品の性能（導電性ペースト、封止材、熱伝導ゲルなど）に直接影響を与える場合は、真空タイプをお選びください。
気泡が問題とならない材料の場合は、非真空タイプの方が処理速度が速く、経済的です。

結論から言うと

脱泡工程がライン上で最も遅い工程になってはいけません。
真空プランetary遠心ミキサーは、数時間かかる沈降工程を数分間の処理に短縮します。また、ブレード式ミキサーにありがちな汚染、攪拌不良領域（デッドゾーン）、発熱といった問題もありません。

特定のスラリーで気泡の問題に悩まされている場合は、サンプルをSMIDAラボまでお送りください。
当社の装置でお客様の材料を実際に試験し、処理前後の結果をご確認いただき、1gの実験室用サンプルから100kg以上の量産機まで、最適な機種をご提案いたします。ご購入前に費用は一切かかりません。