デュアルモーターによる独立した回転速度制御：せん断最適化

遊星型遠心ミキサーは、内部にインペラを使用せず、機械の中心軸を中心とした回転運動と、容器自身の軸を中心とした回転運動という2つの異なる運動を組み合わせることで動作します。
従来の単一モーター式遊星ミキサーでは、これら2つの軸は、固定された機械式ギアボックスを介して物理的に結合されており、速度比は固定されています（例えば、1:0.6の固定比）。
標準的な配合には効果的だが、固定ギア比はエンジニアに厳しい機械的妥協を強いる。対流を加速するために速度を上げると、必然的に境界層のせん断力と摩擦熱が増加する。
SMIDA社は、独立した2つの可変周波数モーターを搭載した高性能遊星遠心ミキサーを開発しました。これにより、オペレーターは回転速度と回転数を200～2000rpmの範囲で個別にプログラムできます。

せん断増粘性膨張性ペースト、カーボンナノチューブ（CNT）懸濁液、量子ドット樹脂、温度感受性バイオハイドロゲルなどの高度な材料合成においては、せん断を精密に制御する必要がある。
回転速度が速すぎると、繊細なカーボンナノチューブが破損したり、早期のゲル化を引き起こしたりする可能性がある一方、回転速度が不十分だと、高密度の充填材が層状に分離してしまう。
回転運動と公転運動を分離することで、化学製剤開発者は内部流体のせん断力、対流パターン、および熱エネルギーの散逸を完全にデジタル的に制御できるようになる。
本技術記事では、独立速度制御における流体力学について解説し、非ニュートン流体に対するレシピ最適化戦略の概要を示します。

固定式機械式ギア比の限界

単一モーター式の遊星ミキサーは、内部の遊星歯車列を介して接続された主駆動軸を使用してカップホルダーを回転させます。
機械的な歯車機構は永久的に固定されているため、回転速度と公転速度は厳密に比例関係にある。
配合者が、沸騰や過熱を起こさずに粘度の高いペーストからガスを抜くために、強い遠心加速（高回転）を必要とする場合、固定ギアミキサーは容器を高速回転させるため、壁面との摩擦と熱が過剰に発生します。
逆に、繊細な粒子を保護するために作業者が機械の速度を落とすと、遠心脱気力は低下する。
独立した2つの駆動装置が、この機械的なボトルネックを完全に解消します。

バルク対流と境界層せん断の分離

惑星流体力学においては、公転と自転という2つの異なる物理現象が支配的である。
回転運動は大きな遠心加速度を生み出し、物質を外側へ押し出し、流体膜を平坦化させ、微小気泡を押し出す巨大な浮力ベクトルを作り出す。
回転によって境界層の速度勾配が生じ、容器内部でロール波乱流と折り畳み対流が誘発される。
SMIDAの独立したデュアルモーターアーキテクチャにより、配合担当者は摩擦熱を発生させることなく迅速な脱気を行うために、高回転（例えば1800rpm）と低回転（例えば400rpm）を組み合わせたり、乾燥凝集物を効率的に分散させるためにその逆を行ったりすることができます。

膨張性レオロジーとせん断増粘性レオロジーの習得

特定の高固形分ペーストはダイラタントレオロジー特性を示す。すなわち、高いせん断速度にさらされると見かけの粘度が指数関数的に上昇し、激しい混合時には岩のように硬くなる。
膨張性ペーストを高固定せん断ミキサーで撹拌すると、モーターの過トルクによる停止や容器の破損が発生する。
独立したデュアルモーター制御により、オペレーターはソフトスタートランプをプログラムし、速度比を最適化することで、流体せん断力を膨張閾値のすぐ下に維持することができます。
材料は流動性と加工性を維持し、モーターの停止や繊細なポリマーの過熱を起こすことなく、完全な均質性を実現します。

シングルモーターとデュアルモーターのアーキテクチャ比較

よくある質問

高回転・低回転を選択するべきなのはどのような場合ですか？

せん断に敏感な材料、揮発性溶剤含有量の多いペースト、または摩擦熱が急速に発生しやすい配合物を脱気する場合は、低回転で高回転数を選択してください。
遠心分離による気泡抽出は、容器壁との摩擦を最小限に抑えつつ、最大限の効率性を維持する。

デュアルモーターミキサーは、同期したレシピを自動的に実行できますか？

はい。SMIDAのデュアルモーターシステムは、直感的なデジタルタッチスクリーンを備えており、独立した加速ランプ、速度比、真空タイミングを備えた複数ステップのレシピを保存できます。

SMIDAで研究開発と生産をアップグレードしましょう

SMIDAは、深センにISO 9001認証を取得した6,800平方メートルの施設を持ち、80件以上の特許を保有し、CEマークにも準拠している実績のあるメーカーです。
当社の遊星遠心ミキサーは、処理能力が1gから100kg以上（装置単体では150gから100kg以上）まで対応しており、固定ギア式とデュアルモーター式のプラットフォームをご用意し、1年間の保証が付いています。
お客様の高度な配合に対応する独自の速度比ソリューションについては、当社の深圳エンジニアリングチームまでお問い合わせください。