自転・公転テクノロジー

自転・公転ミキサーの
パイオニア

• 技術の用途

  素材開発に活きる自転・公転テクノロジー

• 自転・公転
  テクノロジー

  撹拌メカニズム

• 開発秘話

  「あわとり練太郎」誕生までの道程（みちのり）

技術の用途

素材開発に活きる
自転・公転テクノロジー

シンキーが独自開発した、あわとり練太郎シリーズ・ナノ太郎シリーズは、飛躍的に攪拌・脱泡・粉砕の精度を飛躍的に向上させています。現在では、世界のあらゆる素材開発分野で利用されています。

用途分野 その1

電子・電気

用途分野 その2

上記の他、先端素材開発、最先端化学の各分野において採用実績、及び共同研究実績があります。
しかし、ユーザー各社との秘密保持契約の観点から、詳細のご紹介は割愛させていただいております。

自転・公転テクノロジー

撹拌メカニズム

混ぜる（攪拌）

最先端の素材を使用した製品開発には、様々な特性を持った材料を混合（攪拌）するプロセスが不可欠です。製品の質はまさにその組み合わせによって左右されます。また、直ぐに処理しないと硬化したり、温度変化に敏感な材料も多くあり、短時間の処理も求められていました。

高粘度材料を用いた
撹拌プロセスの一例

素材

油粘土（白・茶各100g）

撹拌条件

公転2000rpm
自転800rpm

効果的に泡を取る（脱泡）

素材開発によって大きな問題となる気泡の混入は、多くの研究開発者を悩ませていました。真空減圧や超音波、遠心分離など、様々な方式で脱泡を行っていましたが、それぞれ長所・短所があり材料開発の障壁として生じていました。

これらの問題を解決可能なのが、「自転・公転方式ミキサー」です。
自転・公転方式ミキサーは、400Gを超える遠心力を加えながら（公転）、材料自体を流動させる（自転）ことで、通常では得られない脱泡性能を実現しました。
さらに、真空減圧機能を加えたり、適切な回転数を変えるなど、弊社が長年培った調合レシピ・アプリケーションノウハウが研究者・技術者の悩みを解消しました。

開発秘話

開発開始から製品完成まで実に13年
開発リーダーが語る「あわとり練太郎」誕生までの道程（みちのり）

チャレンジ精神を
くすぐられて

開発のきっかけは、ある歯科医師の方から入れ歯や義歯の話を聞いたことです。入れ歯や義歯は最初に取る歯形の精度が非常に重要で、それによって仕上がりが左右されると。現在でも歯形を取る印象剤として知られるアルギン酸という物質。粉末状で、水に溶いてペースト状にして使います。歯に押し当てて、2～3分で固まる、非常にポットライフ（使用可能時間）の短い材料です。だからできる限り素早く、気泡なく混ぜなければいけない。
開発を始めた当初は「アルギン酸を練ることができて一人前」と衛生士さんの技術を表すぐらい、難しい仕事だったんです。当時も機械は存在していたけれど、手で混ぜるのと大差なくて、結局あまり使われなかったようです。「これができれば、いくらでも売れますよ」ってお客様に言われて、そう言われたらチャレンジするでしょ、製造メーカーだから。それで、開発に着手しました。

ゼロからの突破口

攪拌や脱泡のノウハウなんてなくて、ゼロからスタート。まずは従来方法からやろうと決めて、プロペラ式を試しましたが、手で練るよりも泡だらけに。使用後の清掃も大変でした。脱泡は真空脱泡を使うつもりでしたが、仕組みがかなり面倒で、応用を断念。この頃は、正直、考え込むことも多かったですね。
それでも実験を繰り返すうち「プロペラやヘラがなくても練れればいい。攪拌と同時に気泡が取れたら、さらに効率的だ」と気づいた。30秒以内でアルギン酸を練るのが目標でしたから、同時なら時間が短縮できると考えました。そんな時に目にとまったのが、遠心脱泡機です。試しにヘラで混ぜたアルギン酸を遠心脱泡機にかけてみたら、時間のせいで固まりはしたものの、気泡だけはうまく消えていた。
つまり遠心脱泡機の容器の中でどうにかして攪拌できれば、攪拌と脱泡が同時に素早くできるのでは、と考えました。これが「あわとり練太郎」のイメージの根幹になります。まず頭に浮かんだのは〝遊星歯車〟です。惑星が太陽の周りを自転しながら回っていくように遠心脱泡機の容器部分に回転力を与えれば、攪拌できると思ったんです。不安もありましたが、この機構でいくことにしました。

飛び散る部品、幕を開けた
G（重力）との戦い

一番の問題は遠心力によって生じる大きなG。脱泡には最低200G程度の加速度が必要で、でもこれはスペースシャトルの打ち上げ時の約30倍。一般の遠心分離機は容器が固定だから強いGにも耐えられますが、回転させるとなると駆動部分が必要になります。
駆動機構を組み込んだ試作機は回転を始めた瞬間に壊れてしまったり、部品が飛び散り、大けがをしそうなこともしばしば。いくつか大手設計会社にも設計をお願いしてみましたが、構想を話しただけで「できません」と、ことごとく断られて、結局、自分たちでやるしかなかった。
開発を始めて、おおまかな機構の仕組みに辿り着くまでに約1年、容器側の傾斜角度と回転を伝えるジョイント部分を解決して、攪拌と脱泡の同時処理で評価可能な試作機が出来上がるまでにさらに2年かかりました。

市場投入まで最後の苦闘

これで完成と思った。ところが、試作機は5分から10分の運転は問題なかったんですが、2時間、3時間と動かすと回転部から煙が上がって、壊れてしまいました。原因はジョイント部分の摩擦でした。軸受けに塗られている油膜が強力な遠心力で飛散してしまうんです。分解すると洗ったみたいにカラカラ。そこで、お椀にベアリングを入れて油で密封するような構造を作ったり、最後の最後まで試行錯誤の連続でした。結局、初代「あわとり練太郎」はジョイントを使わず、Vベルトを採用しています。

なんとか試作機ができ、エポキシ樹脂と硬化剤の攪拌を行って、容器を開けた瞬間、「あっ、どこかにこぼれてしまった」と錯覚したほど、気泡がなく透明で容器の底が完全に透けて見えていました。
市場投入したあとは、お客様からのクレームをひとつひとつ丹念に拾い上げて改良して、それが現在の「あわとり練太郎」にも受け継がれています。100gの素材に200Gがかかれば、約20kgの重量がそのまま駆動部にかかります。その重さに耐え、実用的な遠心力を生み出すまでには大変苦労もしましたが、掛け値なしに、これは立派なものだと自画自賛しています。