溶液かくはん時のモレ対策について

質問

お世話になります。
早速ですがご質問があります。
対象の装置は、医療用の機器になります。

【質問】
樹脂製容器に水とアルカリ性洗剤を５：１に混ぜた溶液を３００μℓ入れ攪拌させると、容器から溶液が溢れ出してしまいます。
この溶液の攪拌時のモレを防止したいのですが、良いアイデアはないでしょうか？

≪補足≫
・樹脂製容器の材質はＰＳ（ポリスチレン）です。
・樹脂容器は、理科の実験で使用するような縦長のフラスコ形状で、
　最大容積は７００μℓになります。
・モレが発生するのは溶液が３００μℓの時で、２８０μℓでは発生しません。
・攪拌は偏心モータによるもので、定量的な動きで攪拌はしておりません。

尚、上記溶剤より表面張力の高い純水を使用すると、攪拌時のモレは発生しません。
また、樹脂製容器および溶液は一般市販品のため、これらを設計変更することは不可能です。

何か良いアイデアがあればアドバイスお願いします。
よろしくお願い致します。

回答No.5

noname#230359

再出です。後は、

> 上記溶剤より表面張力の高い純水を使用すると、攪拌時のモレは発生しません

の記述から、処理に影響がない界面活性剤的なものを使用するか、水の硬度を変えて

（軟水や硬水の表示の如く）確認するしかないでしょうね。

コストの絡みのあるので、判断ください。

お礼

度々の回答、ありがとうございます。

何通りかの対策後、判断したいと思います。

回答No.4

noname#230359

撹拌で生じる表面波により溢れ出てしまうと推察します。だとすれば回転速度
と粘性がおおきな要因だと思います。定常回転でないとのことですので、回転
速度の変動が問題だと思います。調整要素は振動数と周期、振幅ですね。
加速度が小さくても撹拌効果を得られるような操作条件を探すしかないと思い
ます。

お礼

攪拌条件を変更できるパラメータは、攪拌時間（約０．４ｓｅｃ）を処理能力に問題ない範囲で増減させることくらいです。

他の方からのアドバイスにもありますように、やはり攪拌の振動数・周期・振幅の変更を０．１ｓｅｃ単位の変更でどこまで対応できるかでしょうね・・・。

まずはデータに影響のない範囲で、溶剤の攪拌条件を変更してみたいと思います。
ありがとうございます。

回答No.3

noname#230359

攪拌機の回転数が変更できるや、回転と休止のモードが選択できる、正転逆転できる、
等々のことが可能なタイプであれば調整できることができたでしょう。
それに、スピン（回転運動）でかき混ぜると揺動（上下運動）でかき混ぜる両方の
機能を有した攪拌機であれば、回転数をあまり上げないで拡販でき、貴殿の記述のモレ
に対しては有効なんですが。

さて、溶液の攪拌回転スピードを抑え、樹脂容器外周の溶液の盛り上がりを防ぐ手段に、
溶剤回転の邪魔板を特に樹脂容器外周の落とし蓋の如く取り付け、
? 攪拌モータ軸若しくはシャフト等の邪魔にならない配置とする
? 樹脂容器外周の溶液の回転スピードが抑えられ、物理的な遠心運動による盛り上がり
　 を防ぐことができる
? 外に溢れようとする邪魔板の役目もする
ことは可能でしょうか？

樹脂製容器に水とアルカリ性洗剤を５：１に混ぜた溶液　の記述から、
泡立ちの心配が予想され、提案の効果が予想できません。
泡立ちの有無や詳細仕様は、如何なものなのでしょうか？

お礼

攪拌機といっても簡易的なもので、容器をキャッチして偏心モータで高速回転させているだけです。（携帯電話のバイブのようなイメージです。）

また、処理能力の関係上、攪拌時間は約０．４ｓｅｃしかありません。
そのため、攪拌に強弱をつけるのは困難な状態です。

ご提案頂いている邪魔板は有効と思われますが、前述の通り攪拌時間は０．４ｓｅｃしかありませんので、その時間内に容器に蓋を閉めるのは難易度が高いですね・・・。
それと、容器の中で攪拌させる溶剤は数種類あるため、蓋の裏面に液が残り、それが他の溶剤を攪拌するときに混ざり、データに影響する懸念がありますね。

泡立ちは、攪拌が０．４ｓｅｃしかありませんので問題にはなっていません。
蓋のアイデアは良い考えと思いましたが、攪拌するたびに蓋の裏面がきれいな状態でないといけないことから、採用はできませんね・・・。

ご提案、ありがとうございます。

回答No.2

noname#230359

回転子の形状も色々あり、「飛び跳ねの少ない安定構造」をうたう製品もあるようです。
容器内の液体の流れも変わってきますので、"化学反応"にも影響あるかもしれませんが。。

マグネチックスターラーでは無いみたいですね。
関係無い回答でした。申し訳ありません。

お礼

スターラーでの攪拌もあるのですが、そこでは溢れは問題になっていません。
スターラーバーの回転数がかなり低く、今回問題となっている攪拌とは比較にならないので・・・。

ありがとうございます。

回答No.1

noname#230359

回転振動する攪拌台に容器を載せて攪拌すると
攪拌時の遠心力であふれてしまうと考えてよろしいですか？

攪拌台振動数と溶液の移動の共振が原因と推測します。
１つ目はゴムマット(スポンジマット)のようなものを１枚敷いてダンピングしてやる。
２つ目は攪拌台の出力を変えるなどして振動数をずらす
のが有効と考えます。

お礼

早速の回答、ありがとうございます。

＞攪拌時の遠心力であふれてしまうと考えてよろしいですか？
そのイメージで結構です。

＞攪拌台振動数と溶液の移動の共振が原因と推測します。
１つ目の案のダンピングですが、これはすでに実施しています。

２つ目の攪拌の振動数を変えてやるのは、有効かもしれませんね。
ただ、現状の振動数による攪拌で溶液が化学反応を起こしているので、
振動数の変更は、強くすることはできても、弱くはできないかも知れません。

この振動数変更については、化学反応のデータを測定しながら妥協点を見つけるしか方法がありませんが・・・。