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泡生成メカニズム解析と消泡脱泡技術による泡対策

目次
泡生成メカニズム解析と消泡脱泡技術による泡対策
はじめに:なぜ「泡」が現場を悩ませるのか
私が製造業の現場で20年以上培った経験から断言できるのは、「泡」は見落としがちな敵であり、品質管理やコスト管理に密接に関わる本質的な課題だということです。
バイヤーとして原材料を仕入れる側は、「泡など些細な問題」と思うかもしれません。
しかし生産現場や品質管理部門にとって、発生する泡は良品率低下や歩留まり悪化、ひいてはクレームや不良リスクと直結します。
昭和型のアナログ工程では、現場の勘や経験で「なんとなく対応」してきましたが、グローバル化する今、泡の発生メカニズムを定量的に解析し、ロス削減や効率向上に反映させることが、まさに競争力向上のために避けて通れないポイントとなっています。
この記事では、泡の発生原因や解析手法、そして実効性のある消泡・脱泡技術まで、現場目線で分かりやすく解説します。
泡の発生メカニズム解明:基礎から応用まで
泡はなぜ発生するのか?その科学的基礎
液体の中に気体が混入したとき、「界面活性」という現象が起こります。
液体分子と気体分子の界面には表面張力が発生し、外部からのエネルギー(撹拌、流体衝突、搬送時の衝撃など)によって液中に多数の微小な気泡が発生します。
加えて、界面活性剤や油分、固形分子が存在する場合には、泡が壊れにくくなる性質(安定化作用)まで生じます。
たとえば、塗料や接着剤、洗浄液、食品分野では、この泡安定化作用が品質そのものを大きく左右します。
製造現場での主な泡発生要因とは
– 原材料投入時の空気巻き込み
– 撹拌・混合工程での物理的なエネルギー
– ポンプ搬送中のキャビテーションやエアリーク
– 発酵・化学反応に伴うガス発生
– 高温・低圧状態での気化
こうした現象は、どの現場でも多かれ少なかれ生じています。
昭和型の現場では「止められない現象」として放置されがちですが、ここにこそロス削減や最適化の大きなヒントが潜んでいます。
泡の種類と性質〜なぜ消えにくい泡があるのか?
泡には一時的な泡(不安定泡)と、なかなか消えない安定泡があります。
– 不安定泡:液表面からすぐにはじけて消える
– 安定泡:表面活性剤や油分、微粒子によって安定化されなかなか消えない
特に「ピンホール形成」や「内部空隙異常」といった不具合を引き起こすのは後者の安定泡です。
化学・食品・コーティング・樹脂成形など、各業界での不良発生メカニズムの裏には必ずと言ってよいほど安定泡の存在が見え隠れしています。
泡の実践的な解析方法〜分析が現場改善の第一歩
目視と官能検査だけに頼らない〜定量的な泡評価が変革をもたらす
以前は「泡立っているかどうか」や「消え方」を作業員の経験値や勘で判断する傾向が強くありました。
ですが、IoTや画像解析、粒径分布計、バブルカウンターなどの簡易測定機器の普及により、「泡がどの時点で」「どこに」「どの程度」発生・消失しているのかを時系列で見える化できます。
近年推進されるスマートファクトリー化の文脈にもつながる重要なアプローチです。
主な泡解析技術
– 画像解析(AI連携で自動判定も可能)
– レーザー散乱法(粒径分布計測)
– 電気抵抗式泡検知器
– ガスクロマトグラフィーによる泡成分同定
– 音響解析によるキャビテーション発生解析
これらにより、発生要因の追究→最適工程設計→安定品質確保の「科学的根拠」が得られます。
現場目線で言えば、「数値で語れる改善提案」がバイヤーや経営層の納得を呼び、設備投資や工程見直しの説得力強化にも繋がります。
現場目線から見る消泡・脱泡技術の選び方
化学的アプローチ:消泡剤の選定と運用
消泡剤は従来から広く使われている対策です。
一方で「とりあえず消泡剤を混ぜる」だけでは真のロス削減や品質向上には繋がりません。
現場での適切な使い分けや課題は次の通りです。
– 主な消泡剤タイプ:シリコーン系、非シリコーン系、脂肪酸系、高分子系など
– 選定ポイント:製品への残留影響はないか、泡質に応じて適正選択されているか、コストパフォーマンスや安全性も重要
– 過剰添加のリスク:素材本来の性質変化や二次汚染(特に食品や医薬品で留意)
– 定量投入とリアルタイムモニタリング:消泡効果の過不足把握
化学的対策は導入のハードルが比較的低い反面、乱用や過信は新たなトラブル(性状変化、ライン目詰まり、環境負荷増加等)を引き起こす恐れがあります。
物理的アプローチ:脱泡・除泡のテクノロジー活用
泡問題を構造的に根絶するためには、物理的な脱泡技術が本命です。
現場では具体的に次のような手法が用いられます。
– 真空脱泡:液体・樹脂成形などで真空槽により気泡を抜き取る
– 遠心脱泡:比重差を利用して気泡を分離
– 超音波脱泡:微細な気泡を破壊・凝集
– 撹拌条件最適化:回転数、羽根形状の見直しで泡発生を抑制
– 配管・タンク構造改善:デッドスペース、角部除去などで空気巻き込みを低減
これらは一見「設備負担」が気になるかもしれませんが、生産歩留まり向上や異物混入クレーム減少といった定量効果と比較すると、投資対効果の高い対策となることも多いのです。
業界動向:昭和からの脱却・泡対策のデジタルシフト
未だに根強い「勘と経験」への依存
製造業は「改善」文化が根付く一方、未だに「泡は付き物」「仕方ない」といった昭和時代の常識や妥協が温存されがちな分野です。
もちろん、ベテラン技能者のノウハウや五感は非常に貴重です。
しかし、「泡が出ても後工程や目視検査で補う」「消泡剤を多めに入れておく」といった対症療法的な手法から、根本的排除の文化・再発防止の科学的アプローチへとシフトすることこそが、真のコスト競争力や海外サプライチェーンでのプレゼンス維持を左右します。
スマートファクトリー化で「泡」を見える化・自動化へ
AI画像検査、流体解析センサー、IoTによる泡発生アラートなど、「泡対策」がデジタル上でも可視化されています。
ドイツ自動車産業を筆頭に、泡検査・除去を全自動化した生産ラインも増加してきました。
これにより、バイヤーとしては「泡の少ないグレード」「脱泡済みの材料」など、より高度な付加価値を持つ材料・部品を提案・調達することで、競合他社との差別化やサプライチェーン高度化も実現できるのです。
現場実例&バイヤーへのヒント:泡対策で現場価値を高める方法
現場改善で得られるメリット
– 良品率・生産歩留まりアップ
– 工程トラブル・品質クレーム激減
– 保守・洗浄負荷/コストの低減
– 新商品開発(高透明素材、高密度部品など)の基盤強化
– 持続可能な生産/環境負荷低減
バイヤーの視点では、泡の少ない材料を安定調達できるルートを確立すること自体が、顧客に対するサプライヤーとしての信頼や提案力強化に直接つながります。
サプライヤー側も「泡管理」を武器に、付加価値化や価格競争力アップを図ることができるのです。
バイヤー・サプライヤー協働による新たな価値創造
– 泡解析データの共有、改善活動の連携
– 消泡材選定や工程改善をサプライヤー主導で提案
– 製品仕様に「泡対策仕様追加」で高付加価値化/標準化
– 脱泡部材・設備の共同開発やコストシェアリング
これらはカーボンニュートラルやSDGsなど、時代のニーズとも合致する動きです。
製造業全体のバリューチェーン最適化・強靭化の観点からも、泡対策は明確な「成長戦略」になり得ます。
まとめ:泡の見える化・対策が付加価値・競争力の本質に
泡は単なる「不良要因」ではありません。
材料調達から生産現場の改善、製品価値や提案力そのものを左右する、本質的な経営テーマです。
昭和型のアナログ管理から、データと現場スキルを融合させた実践的な泡解析・脱泡・自動化技術へ──
製造業やバイヤー、サプライヤーそれぞれが「泡」をキーワードに現場の底力を高め、競争優位へと進化していくことを、私は心からおすすめします。
泡のない、より高品質で効率的なものづくりを、日本発で世界へ届けていきましょう。
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