V型混合機とは
V型混合機とは、混合容器がV形状であり、回転運動を利用して粉粒体を分散・集合を繰り返しながら均一に混合する混合機のことです。
混合容器全体に移動する粉粒体が対流運動を繰り返すことで、迅速かつ均一な混合が可能になります。また、3次元的な衝突およびたたみ込み作用により、混合時間を短縮することができます。内部構造がシンプルであるため、医薬・食品分野における原料の混合に適しています。
V型混合機の利点は、混合時間が短く、混合精度が高いことです。また、W型混合機よりも混合容器の断面積が小さく、少量の原料からでも均一な混合が可能です。そのため、製品の品質を維持に必要な均一な混合には欠かせない機械として、広く利用されています。
さらに、V型混合機は、清掃が容易であるという利点もあります。内部構造がシンプルであるため、清掃の手間が少なく、医薬品や食品分野で必要な高い衛生基準を満たすことが可能です。
V型混合機の使用用途
V型混合機は、ペレット、合成樹脂粉末、調味料、塗料、乳製品、洗剤、陶土、ガラス、粉末治金、フェライトの原料など、多様な材料の混合に使用され、特に医薬品や食品分野での原料混合に向いています。高品質な製品を作る工程の1つとして活用されることが多いです。
また、V型混合機は内部構造がシンプルで、清掃が容易であるため、衛生的な環境下での使用が可能です。医薬品や食品分野以外に、化粧品や化学品の混合にも適しています。V型混合機は多くの分野で使用されており、均一な混合を実現するために不可欠な機械です。
V型混合機の原理
V型混合機の原理は、流体同士とは異なり、粉粒体の自己拡散性がないため、外力を加えて粉粒体自身を運動させることで成り立ちます。しかし、外力を加えると静止状態と流動状態が分かれ、効率的な混合を妨げてしまいます。特に、比重や粒子径の差が大きい場合、均質化と偏析化の強さに差が生じ、混合状態を維持することが難しいことが欠点です。
V型混合機は、V型の混合槽の回転により集合と分離が繰り返され、理想的な全体混合を行うことが可能です。また、仕込み量や装置設計、運転条件を適切に選定することで、流動性を有する粉粒体や壊れやすい粉体の混合に適しています。
さらに、原料を残らず排出でき、装置の清掃洗浄も容易であり、比較的安価な装置です。コンタミも軸貫通部以外からは基本的に防げるため、安心して使用できます。V型混合機は、混合操作を行うために必要な外力を加えることで、均質化と偏析化の差を解消し、効率的かつ理想的な混合を実現する装置です。
V型混合機のその他情報
1. V型混合機の仕込み量について
V型混合機の推奨仕込み量は、40%以下とされています。V型容器内で粉が自由に流動する空間を確保しなければ、十分な混合効果を得られないためです。容器回転式の混合気に共通して言えることですが、粉自身の対流が混合の原動力なので、どうしても仕込み量は装置の大きさの割に少なめになってしまいます。
スクリューやリボンのようなローター回転式混合機では仕込み量を60%以上に取ることも可能です。しかし、ローターの力による粒子の摩耗・破壊や撹拌動作に起因する偏析等が起きる場合もあり、一概に仕込み量だけで混合機を選定することはできません。
混合機の選定には、諸々の要求事項を確認したうえで実粉によるテストを行い、粉体品質への影響を確認することが重要です。
2. V型混合機に適した粉体の性質
V型混合機は容器回転型のため、撹拌型混合機のようにローターからの圧縮・せん断・摩擦力による粉体粒子の損傷があまり起きません。粒子形状を壊したくない粉体に適しています。
粉体の機能・性質にとって粒子の形状や大きさ・表面状態は大きな要素であり、混合機などの機械的処理によってそれらが変化すると、粉体自体の流動性や他の原料との混合性、樹脂などに添加したときの分散性などが変わってしまう可能性があるため注意が必要です。
機能性付与や付加価値を持たせること目的に粒径制御・形状制御・コーティングなどを行った粉体は、その機能を損なわないよう穏やかに混合する必要があり、V型混合機が適しています。また、撹拌型混合機は摩擦により熱が発生するため、混合中に粉体の温度が上昇してしまうという問題もあります。
したがって、熱に弱い試料はV型混合機が適しています。反対にV型混合機に適していない粉体は、微粒粉や粉体同士の粒径差・密度差が大きい試料です。それらの場合、微粒子や軽い粉体が凝集を起こしてしまい、容器回転型では凝集物を解砕することが困難です。また、密度差が大きいと粉体が偏析してしまう場合もあります。
参考文献
https://www.tokujuk.co.jp/products/mixer/V/post-3.html
http://www.a-ryoko.co.jp/product-mixers.html
http://www.sigma-industry.co.jp/mixer_vcone.html
https://www.dalton.co.jp/product/search/detail/powder/food/DV
http://www.hiroshimamm-chemtech.com/knowledge/knowledge-858/
https://www.nitto-kinzoku.jp/archives/technic/powder_mix/