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レジン複製で活躍する真空脱泡機を自作してみた。

こんにちは。柚P(@Nitori_cucumber)です。

レジンでフィギュアなどを複製したことある方なら「真空脱泡機」というワードを一度は耳にしたことがあるのではないでしょうか?

真空脱泡機といえば複製業者が使っているイメージがあると思いますが、パーツを自分で選定して購入して組み立てれば格安で自作することもできるらしいのです。

というわけでこの記事では、今回私が製作した「自作真空脱泡機」の作り方について紹介していきたいとおもいます。

そもそも真空脱泡機って何に使うの

真空脱泡機というのが何なのかよく分からない方もいると思いますので簡単に説明しておきましょう。

この真空脱泡機という装置は、大まかに言えば『空気を吸い込むポンプ(真空ポンプ)に容器(デシケーター)を接続したもの』です。めっちゃ単純な装置です。

ポンプで空気を抜き取り容器内を「真空状態」にすることで、空気の体積を大きくしたり小さくしたりできる特徴があります。

使い方には色々ありまして、真空状態にすることで気体の体積を大きくでき(ボイルの法則)、容器に入れたシリコーンゴムに入り込んだ微細気泡を大きくして「脱泡」ができたりします。

それ以外にも、シリコーン型にレジンを流すとき、『真空(気体の体積増)→常圧(気体の体積減)』にすることで効率的にレジンを流すことができたりもします。

通常の複製では難しい、上の写真のような”トップゲート型”も簡単に作ることも出来ます。

というわけで、今回作った装置はシリコーンゴムの脱泡をする『真空脱泡機』とも呼ぶこともできますし、レジンを注型するのにも使用できるので『真空注型機』とも呼ばれたりもしますね。

どっちの使い方もできる万能なやつです。

真空脱泡機の詳しい原理については、各自で調べていただければと思います。ボイルの法則とかヘンリーの法則とかなんか色々でてくると思いますので。

私的には「ねこぱんちのブログ」様のコチラの記事が大変わかりやすかったです。

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真空脱泡機を製作するために購入したもの

なんとなく真空脱泡機がどんなものなのか理解できたと思いますので、次に製作に必要なアイテムを揃えていきましょう。

使うのは、空気を抜くための真空ポンプ(一番値段が高い)やら、シリコーン型を入れることができる容器や、ポンプと容器を接続する配管類を選んでいきます。

ここで、先に今回わたしが真空脱泡機を作るにあたって相談に乗ってくれたり協力してくださった方にお礼を。真空脱泡機に必要なスペックやどのメーカーの機材がオススメか教えてくださったけろよんさん(@keroyon0029)、制作にあたってオススメのウェブサイトを教えてくれたり、自身の真空脱泡機の環境を詳しく教えてくれた、たつさん(@tatsubaya)にはこの場を借りてお礼を申し上げます。

それから、「プロ・フィット社外記」様のコチラの記事にも大変助けられました。ありがとうございました。

それでは私が何を購入したのかを紹介していきます。

真空ポンプ

まずは真空脱泡機で一番重要な「ポンプ」から。

ポンプを買うにあたってなにを基準に選べばいいのか全然分からず路頭に迷っていたところ、Twitterにて、けろよんさんからアドバイスをいただけました。

レジン注型で使用するなら、24cmの寸胴鍋(容量10L)で180L/min以上のポンプが理想ということ。ふむふむ。

ちなみに真空脱泡機の180L/minは「一分間に180Lの空気が抜ける」という読み方です。しかし!

このスペックでいくと180L/min=3L/sということが言えますよね、一秒間で3Lの空気を抜くことができると言えます。

普通に考えれば、このスペックのポンプを使えば「24cm径の寸胴鍋(10Lの容量)は3秒とちょっとで真空にできる!」となるんですが、これが落とし穴だったりするわけです。

結論を先に言ってしまうと、そんな早く真空にすることは不可能です。

このポンプのスペックは、たぶんですが「無負荷の状態」での性能だと思うんですよね。容器の中が真空に近づくにつれて、空気を引っ張る力も必要になってきて、結果、真空になるまでに必要以上の時間がかかってしまいます。

「じゃあ何を基準にすればいいの?」って話なんですよね。これ私も悩みました。こればっかりは真空脱泡の環境がある人に直接聞くのが一番手っ取り早いです。

参考までに私の環境を書くと

170L/minの真空ポンプを使って、27cm径の空の寸胴鍋(容量15L)を真空(-0.1Mpa)にするまでに60~70秒かかるという感じです。

ただ、真空になるまでに60秒もかかってたらレジン注型は出来ないので、さらに容器の中にスタイロフォームを入れて容積を減らして使っています。(このあと紹介します)

そうすれば真空になるまでの時間が20~30秒と短くすることが出来ます。

という感じなので、理想は「20~30秒で容器を真空にできるスペック」の真空ポンプを選ぶと良いかと。

そんな中わたしが選んだのはポンプがコチラ。

けろよんさんは国産の真空ポンプが安心とオススメしてくれたので日本のメーカーっぽいところを選んでみました。

BBK(文化貿易工業株式会社)というメーカーの真空ポンプです。一応日本のメーカーなのかな?ポンプにはMade in Chinaって書いてありましたが。(国産じゃない)

国産の真空ポンプで有名なのはTASCOというメーカーなのですが、値段も高いので私には手が出せませんでした。

ちなみにこのポンプ、私が購入したときは49,680円でした。この記事を書いている現在は1万円ほど安くなってますが。そういうのやめて。

そしてこちら、5万円で買える格安ポンプではありますが、排気量(分)142ℓ/170ℓ(50/60Hz)とカタログ上ではかなりハイスペックモデルTASCO製でこのスペックのポンプ買うとなるとこいつの二倍くらいの値段します。

まだそこまで使い込んではいないので、この商品の耐久性に関してはまだわかりませんが、今のところはなんの問題も出てません。普通に使えます。あと逆流防止弁がついてるモデルなのもありがたい。

西日本は100V60Hzなので、排気量170L/minで使えます。西日本は勝ち組です。やったー。

配管パーツなど

続いて配管パーツです。

これに関しては、「プロ・フィット社外記」様のコチラの記事を参考にして選びました。

すべてモノタロウで購入です。「現物見て買ったほうがよくない?」って思って近くのホームセンターも一通り見てみましたが、値段が高かったりそもそも物が売られてなかったりが多かったので、迷わずモノタロウで全種類のパーツを注文したほうがよさそうです。

たくさん買えば送料も無料になりますし。

購入したのがコチラ。配管類ですね。ここの商品選びで注意するのがネジの規格です。

私もプロ・フィット社外記様と同様に「PT1/4」で統一してます。PTってのは管用テーパーねじですね。

寸胴鍋(容器)に接続する側のネジは「PF1/4」を使います。そのために片側が「PT1/4」でもう片側が「PF1/4」の片テーパーニップルというパーツも買ってます。

それから、真空計についてですが安く済ませたいならモノタロウ製の真空計でも大丈夫そうでした。

はじめは私も「計器なので値段が高いほうが安心」ということで右下精器製造の小形真空計を買ったのですが、これがろくに使えないゴミでして・・・。当たり外れがあるのかもしれないけど。

つい最近モノタロウ製の真空計を追加購入して使っていますが、こっちのほうがよさそう。動きは悪いですが。

予算に余裕があるならTASCOの真空計 68Φが安心かと。こいつなら0点調整もでき動作も問題なさそうです。ただし真空計側のネジがオスの1/8NPTなので、PT1/4に変換する異種ジョイントを追加で購入する必要がありますね→圧力計用ジョイント

シールテープ

それから配管をしめるときに使うシールテープも用意しておきましょう。

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粘着質の無い極薄のビニールのようなもので、ネジに巻き付けて使います。

容器(デシケーター)

容器には「アルミ製ずんどうなべ」を使います。私はは27cm径の寸胴鍋を買いました。

使ってから思いましたが24cm径の寸胴鍋でもよかったな、とすこし後悔してます・・・。サイズが大きいぶん容器内を真空にするときに時間がかかるので。

アクリル板

次にフタです。

フタとして使うのは300mm×300mmの30mm厚のアクリル板(キャスト)です。

アクリルショップはざいやにて購入。はざいやさんは東京にも実店舗を構えてるらしいですね。近くの方は直接行って購入すれば送料がうくかと。

アクリル板には「押出」と「キャスト」という種類があるらしいのですが、「キャスト」のほうが強度が高いらしいです。なので私はキャストのアクリル板を購入しました。

その他

そのほか真空脱泡機に使用するために用意したものは

  • 3mm厚ゴムマット 300×300
  • 300mm幅アプリケーションフィルム
  • ゴム系接着剤
  • スタイロフォーム
  • アルミテープ
  • マスカー

です。

合計金額

色々と買いましたが、気になる合計は 67,000円 くらいでした。

当初は10万円くらいする中華製の真空脱泡機のセットを購入しようとしていましたが、かなり安く作れたので満足です。

パーツを組み立てていく

パーツが揃ったら後は組み立てるだけです。1日もあれば余裕で終わります。

まずは配管から組み立てていきます。

モンキーレンチが2つくらいあれば簡単に組み立てが進められます。

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配管の接続

組み上げた状態がコチラ。

ボールバルブは「真空ポンプとつなげる排気側の弁」と「容器を常圧に戻すための吸気弁」の2箇所に取り付けます。

そしたら、作ったバルブと真空計を容器に取り付けられるように容器に穴を開けましょう。

アルミ製の寸胴鍋の側面に配管を差し込む穴を開けていきます。

印をしている部分ですね。

差し込むネジ(PF1/4)はΦ13mmです。

で、穴あけに使おうと思ってた手持ちのステップドリルがこれ。ちょうどΦ13mmがない。

仕方ないので12mmで開けた穴をリューターで地道に広げて対応しました・・・。

この商品みたいに1mmピッチのやつだったらよかったんですけどね。

穴が空いたら、ネジを差し込んで確認してみます。

いい感じなので、ナットを締め込んで固定していきましょう。

そのままナットを締め込むだけだと、ネジのスキマから空気が漏れそうなのでシーリングしておきます。

ネジを差し込む穴の周辺にシリコーンシーラントを適当に塗ります。

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シリコーンシーラントを塗った上からナットを締め込みます。取り付けするときはナットの裏表に注意してくださいね。

このままでは汚いのではみ出したシリコーンシーラントは綺麗に拭き取りしましょう。

綺麗になりました。

ウェットティッシュで拭き取ると普通のティッシュとかよりも綺麗に拭き取れる、ような気がします。

容器にゴムシートを貼る

容器とフタを密着させるための「ゴムシート」を寸胴鍋に貼り付けていきます。

このゴムシートは300×300の3mm厚のものをカッターで丸くカットしたもの。ホームセンターにて500円くらいでした。

こいつを寸胴鍋に接着します。

接着剤には、金属にもゴムにも使用できる万能タイプのものを使いました。

接着剤を薄く塗り拡げたらその上にゴムシートを貼り付けて

平な床に押し付けて接着されるのを待ちます。寸胴鍋には重りを置いて密着するようにしてます。

ホースの加工

モノタロウで購入したホースですが、このままでは長いので使いやすい長さにカットしましょう。

一番先端のネジをはずしてやればホースをとることが出来ます。

短くなりました。

ついでに真空ポンプ側にもハイカプラを取り付けて、ホースと接続できるようにしておきます。

真空ポンプには「PF1/4」のネジが付いてます。あと先端がテーパー状になってます。これは真空配管用の特殊な形状なんでしょうか?

気にせずPF1/4ハイカプラを取り付けます。エア漏れも無く普通に使えました。

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だいたい完成

基本的なところはこれで完成です。

それ以外に「これやっとくのオススメ」ってのがいくつかあるのでそちらも紹介しておきます。

スタイロフォームで容積を減らす

スタイロフォームでシリコーン型を囲むように切り出して詰め物をすることで、デシケーターの容積を減らすことができます。

ちなみにスタイロフォームはレジン(ウレタン樹脂)が付着すると溶けてしまうので、表面をアルミテープとかで保護してやりましょう。

で、「なんで容積減らすの?」っていう理由ですが、

↑詰め物無しで真空(-0.1Mpa)になるまでの時間

↑詰め物ありで真空(-0.1Mpa)になるまでの時間

見て分かる通り、詰め物をすることで真空になるまでの時間を大きく短縮することが出来ます。

レジンの注型をしたいなら、真空までの時間は30秒以内を目標にしたいですね。レジンは硬化が始まるのも早いですし。

アクリル板の表面を保護する

アクリルは有機溶剤に弱い?とかで、有機溶剤が付いちゃうと表面にクラックが入るとか聞いたことがあります。

なので、レジンの付着の防止ということも含めて表面に保護フィルムを張ってやりましょう。

転写シート(アプリケーションシート) 300mm×10m

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貼ったのはコイツです。カッティングシートの転写で使うアプリケーションフィルムです。

アクリル板にレジンが付着して汚れてしまっても、フィルムを剥がして新しいものを張り替えてやれば綺麗にすることができます。

真空ポンプから発生するオイルミストの対策

私の購入した真空ポンプはオイルミストの出るタイプなので、室内で使うならその対策をしないといけません。

他の人の対策を見てみると「プラ容器に封印する」とか「オイルミストキャッチャーを取り付ける」などありましたが、どれも自分にはピンとこなかった・・・。

なので、雨どいのパイプでオイルミスト吐出口に接続できる煙突を作ってみました。ちょうどよくオイルミスト吐出口の径とパイプの内径が近かったので。

この煙突を伝って外に直接排出されるという仕組み。いまのところは、このシステムでいいかんじに使えてます。

これで部屋の中がオイルまみれになり床がつるつるになることはありません。

まとめ

真空脱泡機製作編はひとまずこれで終了です。

記事が長くなりましたので、真空脱泡機の使い方とか、真空型の作り方とか、注型の方法とかはまた別記事で説明していきたいと思います。

それでは。