DE60313239T2

DE60313239T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung von silberhalogenid Emulsionspartikel und Verfahren zur Darstellung von feinen Partikeln

Info

Publication number: DE60313239T2
Application number: DE60313239T
Authority: DE
Inventors: Yasunori Minami-Ashigara-shi Ichikawa; Katsuhisa Minami-Ashigara-shi Ohzeki; Fumiko Minami-Ashigara-shi Shiraishi; Tetsurou Minami-Ashigara-shi Mitsui; Shigeharu Minami-Ashigara-shi Urabe; Nobuo Uozu-shi Nishida; Kenichi Uozu-shi Harashima
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2023-04-26
Also published as: EP1357423B1; JP2003315946A; DE60319888T2; EP1698933B1; DE60313239D1; EP1698933A1; EP1357423A1; CN1915563A; JP4081543B2; CN1474231A; DE60319888D1; CN1332265C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden feiner Teilchen und eine Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen und insbesondere eine Technologie zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen unter Verwendung einer statischen Mischvorrichtung.
Das Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die für lichtempfindliches Silberhalogenid-Material verwendet werden, umfasst zwei Hauptschritte. Einer ist der Kernausbildungsschritt des Ausbildens von Kristallkeim-Teilchen (seed particles) aus Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, und der andere ist der Teilchenwachstumsschritt des Zulassens, dass Kristallkeim-Teilchen zu Teilchen in Größen wachsen, die für lichtempfindliches Material geeignet sind.
Im Kernausbildungsschritt erfordert das Entwickeln von gleichmäßig flachförmigen Teilchen zuerst eine Erhöhung der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von doppelten Zwillingskristallen mit einer gleichmäßigen Größenverteilung von Teilchen in einem Stadium von Kristallkeim-Teilchen, die zu den Kristallkeimen von flachförmigen Teilchen werden. Um zu gestatten, dass solche flachförmigen Teilchen wachsen, ist es wirkungsvoll, Kristallkeim-Teilchen, die in dem Kernausbildungsschritt ausgebildet worden sind, zum Wachstum zu einem System hinzuzufügen, in dem Wachstums-Wirtsteilchen vorhanden sind, um dadurch die Wachstumsrichtung zu regulieren und Ostwald-Reifung zu entwickeln. Solche Kristallkeim-Teilchen müssen Mikrogröße und eine hervorragende Monodispersions-Eigenschaft haben.
Beim Ausbilden solcher Kristallkeim-Teilchen, wenn eine wässrige Lösung von Silbersalz, (die hierin im Folgenden in einem Beispiel von "wässriger Lösung von Silbernitrat" erläutert wird), und eine wässrige Lösung von Halogenidsalz in einem ziemlich niedrigen Konzentrationsstadium gemischt werden und durch einen Mischreaktor gestattet wird, dass sie miteinander reagieren, ist es möglich, Kristallkeim-Teilchen von gewünschten Zwillingskristallen auszubilden, ausgenommen unter übermäßig schwachen Rühr- oder Mischbedingungen, doch ist ein Einsatz unter niedrigen Konzentrationsbedingungen industriell nicht rentabel. Somit erfordert das Ausbilden von Kristallkeim-Teilchen auf einer industriell rentablen Konzentrationsebene bzw. das Wachsenlassen von Kristallkeim-Teilchen eine Reaktion unter hohen Konzentrationsbedingungen.
Das stabile Ausbilden von winzigen Silberhalogenid-Emulsionsteilchen in dem Kernausbildungsschritt oder Teilchenwachstumsschritt erfordert Berücksichtigungen hinsichtlich der Vorrichtung, um ein gleichzeitiges Auftreten von Kernausbildung und Wachstum von Teilchen zu verhindern, und es ist wünschenswert, eine statische Mischvorrichtung mit einem kleinen Volumen zu verwenden, die als die Mischvorrichtung für diesen Zweck keine Rückströmung verursacht. Hier bezieht sich die statische Mischvorrichtung auf eine Mischvorrichtung, die keine Rührvorrichtung, wie beispielsweise einen Rührer, an der Mischstelle aufweist.
Verfahren zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen unter Verwendung einer solchen statischen Mischvorrichtung sind in den japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichungen Nr. 4-292416, 11-217217, 2000-187293 usw. offenbart, und diese Verfahren gestatten es, dass eine wässrige Lösung von Silbernitrat und eine wässrige Lösung von Halogenidsalz sich mischen und sofort miteinander reagieren, indem gestattet wird, dass zwei Strahlströme der wässrigen Lösungen mit einem hohen Re-Wert (Reynolds-Zahl) an einer Überschneidung von sehr engen Rohrleitungen, wie beispielsweise T-förmigen Rohrleitungen oder Y-förmigen Rohrleitungen, miteinander kollidieren und die Flüssigkeit ausgestoßen wird, die sich aus der Mischreaktion in einer kurzen Zeit ergibt.
In dem Fall einer herkömmlichen statischen Mischvorrichtung sollte die Strahlströmungsgeschwindigkeit erhöht werden, um den Mischwirkungsgrad zu erhöhen, indem gestattet wird, dass beide Flüssigkeiten, die turbulente Hochgeschwindigkeitsströme sind, miteinander kollidieren. Wenn die Strahlströmungsgeschwindigkeit jedoch erhöht wird, wird durch die Reibung zwischen beiden Flüssigkeiten Reibungswärme erzeugt. Da die Reaktion zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen eine Wärmereaktion (heating reaction) ist, wenn Reibungswärme zu der Wärmereaktion hinzugefügt wird, beschleunigt sich das Wachstum durch Ostwald-Reifung in den Kristallkeim-Teil chen, die durch Reaktion zwischen einer wässrigen Lösung von Silbernitrat und einer wässrigen Lösung von Halogenidsalz ausgebildet werden, wodurch der Mangel verursacht wird, dass es schwierig ist, Silberhalogenid-Emulsionsteilchen auszubilden, die feine Teilchen mit einer guten Monodispersions-Eigenschaft sind.
Des Weiteren unterliegt ein Hochgeschwindigkeits-Strahlstrom der Kavitation, und Bläschen aus der Kavitation sammeln sich leicht und bilden eine Gas-Flüssigkeit-Schnittfläche in der statischen Mischvorrichtung, was Ungleichmäßigkeit im Misch- und Reaktionsvorgang erzeugt, was zu dem Mangel führt, dass es schwierig ist, Silberhalogenid-Emulsionsteilchen auszubilden, die feine Teilchen mit einer hervorragenden Monodispersions-Eigenschaft sind.
US 2001/0028999 A1 offenbart eine im Wesentlichen Y-förmige Mischvorrichtung, wobei eine erste Rohrleitung wässrige Silbersalzlösung einer Mischzone zuführt, und eine zweite Rohrleitung wässrige Halogenidsalzlösung der Mischzone zuführt. Beide Rohrleitungen sind in der Nähe ihrer entsprechenden Auslässe mit kleinen Öffnungen versehen. Zwischen den zwei Rohrleitungen ist eine dritte Rohrleitung zum Zuführen einer wässrigen hydrophilen Dispergiermittellösung zu der Mischzone angeordnet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ausbilden feiner Teilchen und eine Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen bereitzustellen, die in der Lage sind, den Misch- und Reaktionsvorgang der Komponenten effizient durchzuführen, um so hervorragende Monodispersions-Eigenschaften zu erzielen.
Gemäß einem Verfahrensgesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Ausbilden feiner Teilchen gelöst, das die Kombination von Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist.
Gemäß einem Vorrichtungsgesichtpunkt der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gelöst, welche die Kombination von Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 6 aufweist.
Gemäß den technischen Lehren ist die vorliegende Erfindung in der Lage, Reibungswärme während des Mischens einer wässrigen Lösung von Silbernitrat und einer wässrigen Lösung von Halogenidsalz zu reduzieren, Kavitation zu verhindern, den Misch- und Reaktionsvorgang effizient durchzuführen, den Mischzustand beim statischen Mischen zu optimieren und dadurch Silberhalogenid-Emulsionsteilchen in kleinen Teilchengrößen und mit einer hervorragenden Monodispersions-Eigenschaft auszubilden und des Weiteren ein Verfahren zum Ausbilden nicht nur von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, sondern auch von feinen Teilchen mit einer hervorragenden Monodispersions-Eigenschaft bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung bläst eine von einer Vielzahl von Typen von Lösungen als einen geradlinigen Strom mit turbulenter Strömung in eine Mischkammer aus, bläst die anderen Flüssigkeiten als geradlinige Ströme von Querströmen aus, die den oben beschriebenen geradlinigen Strom in einem im Wesentlichen rechten Winkel an einer Position kreuzen, bevor die Wirbelzähigkeit, die ausgebildet wird, wenn der geradlinige Strom aus der Düse mit einem kleinen Durchmesser in die Mischkammer mit einem großen Durchmesser ausgeblasen wird, ein Maximum erreicht, um dadurch die Vielzahl von Typen von Lösungen zu mischen und sie sofort und wirkungsvoll miteinander reagieren zu lassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein so genanntes "Ein-Strahl-System" angewendet, wobei ein Strahlstrom, der ein geradliniger Strom mit einer turbulenten Hochgeschwindigkeitsströmung ist, von einem Querstrom mit einer turbulenten Strömung mit langsamer Geschwindigkeit mitgerissen wird, die den geradlinigen Strom in einem im Wesentlichen rechten Winkel kreuzt, um in der Mischkammer Wirbelzähigkeit auszubilden, aber es ist auch möglich, ein so genanntes "Doppelstrahl-System" zum Ausbilden von Wirbelzähigkeit in der Mischkammer unter Verwendung von zwei Strahlströmen einzusetzen.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dazu bestimmt, Silberhalogenid-Emulsionsteilchen auszubilden, indem gestattet wird, dass sich eine wässrige Lösung von Silbersalz und eine wässrige Lösung von Halogenidsalz auf Basis des "Doppelstrahl-Systems" mischen und miteinander reagieren, und ein Modus als das "Doppelstrahl"-System soll wenigstens zwei geradlinige Ströme von einem Ende der Mischkammer zum anderen ausbla sen, und ein anderer Modus soll wenigstens zwei geradlinige Ströme aus den einander gegenüberliegenden Richtungen der Mischkammer ausblasen.
Hier beziehen sich "feine Teilchen" gemäß der technischen Lehre auf Teilchen, die kleiner als Minimum-Teilchen sind, die durch ein bestehendes Verfahren ausgebildet werden, und beziehen sich allgemein auf Teilchen einer Größe von 30 nm oder weniger, oder in einigen Fällen auf Teilchen, die als "Einzel-Nanopartikel" von 10 nm oder kleiner bezeichnet werden. Des Weiteren bedeutet "Ausblasen der anderen Flüssigkeit in die Mischkammer als einen Querstrom, der den geradlinigen Strom in einem im Wesentlichen rechten Winkel kreuzt", dass der Querstrom vorherrschend nur aus einer orthogonalen Geschwindigkeitsvektor-Komponente bestehen kann, selbst wenn der Querstrom nicht vollständig orthogonal zu dem geradlinigen Strom ist.
Des Weiteren gibt es gemäß der bevorzugten Ausführungsform hauptsächlich nur einen geradlinigen Strom, wogegen eine Vielzahl von Querströmen vorhanden sein kann. Zum Beispiel ist es auch möglich, eine Vielzahl von Typen von wässriger Lösung von Silbersalz mit verschiedenen Konzentrationen von Silbersalz oder Typen von Silbersalz (Silbernitrat, Silberiodid usw.) als eine Vielzahl von Querströmen für einen geradlinigen Strom einer wässrigen Lösung von Halogenidsalz auszublasen. In diesem Fall kann eine Vielzahl von Querstrom-Düsenpositionen vorgesehen werden, um eine Vielzahl von Typen von wässriger Lösung von Silbersalz auszublasen, oder eine Vielzahl von Typen von wässriger Lösung von Silbersalz kann der Reihe nach in drei Stadien eines Reaktionsanfangsstadiums, eines mittleren Reaktionsstadiums und eines Reaktionsendstadiums ausgeblasen werden. Obwohl die erste Düse für den geradlinigen Strom hauptsächlich eine ist, kann daher eine Vielzahl von zweiten Düsen für Querströme vorhanden sein.
Statt der herkömmlichen statischen Mischvorrichtung, die einen turbulenten Hochgeschwindigkeitsstrom einer wässrigen Lösung von Silbernitrat mit einem turbulenten Hochgeschwindigkeitsstrom einer wässrigen Lösung von Halogenidsalz an einer Überschneidung von sehr engen Rohrleitungen, wie zum Beispiel eine T-förmige Rohrleitung oder eine Y-förmige Rohrleitung, miteinander kollidieren lässt und gestattet, dass sich die zwei Lösungen sofort an der Kollisionsstelle mischen und miteinander reagieren, fügt die technische Lehre, die sich auf die Wirbelzähigkeit konzentriert, die als eine Bewer tung einer Misch-Eigenschaft an einer Stelle einer turbulenten Strömung bekannt ist, zum Beispiel einen fadenförmigen (string-shaped) geradlinigen Strom der wässrigen Lösung von Halogenidsalz (oder wässrigen Lösung von Silbersalz) in der statischen Mischvorrichtung und eine wässrige Lösung von Silbersalz (oder wässrige Lösung von Halogenidsalz) als Querstrom zur Mischkammer hinzu und verwendet Wirbelzähigkeit, die durch Mitreißen von dem geradlinigen Strom ausgebildet wird, und gestattet beiden Flüssigkeiten, sich sofort zu mischen und miteinander zu reagieren, um dadurch Silberhalogenid-Emulsionsteilchen auszubilden. Des Weiteren können gemäß der technischen Lehre nicht nur Formen von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, sondern auch feine Teilchen mit einer hervorragenden Monodispersions-Eigenschaft aus den zwei Typen von Lösungen ausgebildet werden.
Das heißt, eine bevorzugte Ausführungsform stellt eine statische Mischvorrichtung in einer Weise bereit, dass, damit Wirbelzähigkeit in der Mischkammer auftreten kann, eine erste Düse und eine zweite Düse mit einem kleineren Durchmesser als der Durchmesser einer zylindrischen Mischkammer in einem Mischer ausgebildet werden, in welchem die Mischkammer ausgebildet ist, Wirbelzähigkeit ausgebildet wird, indem die Flüssigkeit aus der Düse mit einem kleinen Durchmesser in die Mischkammer mit einem größeren Durchmesser ausgeblasen wird, und der Durchmesser der Ausstoßöffnung reduziert wird, um an die Mischkammer Druck abzugeben, um dadurch zu verhindern, dass sich in der Mischkammer durch Kavitation eine Gas-Flüssigkeit-Schnittfläche ausbildet. Wenn der Strahlstromausstoß von der ersten Düse in einen Raum ausgeblasen wird, der breiter als die Breite seines Stroms ist, wird ein Wirbelstrom mit einer turbulenten Strömung erzeugt, und es wird Wirbelzähigkeit erzeugt, weil ein mitgerissener Strom von der zweiten Düse vorhanden ist, der von diesem Wirbelstrom mitgerissen wird, wodurch es möglich wird, die Mischwirkung beträchtlich zu verbessern, doch kann diese Wirkung nicht in der vorgenannten T-förmigen Rohrleitung oder Y-förmigen Rohrleitung erwartet werden, deren Durchmesser sich nicht ändert.
Vorzugsweise unter Bezugnahme auf die Tatsache, dass, wenn Wirbelzähigkeit durch einen geradlinigen Strom erzeugt wird, indem eine von der wässrigen Lösung von Silbersalz und der wässrigen Lösung von Halogenidsalz aus der ersten Düse ausgeblasen wird, die Wirbelzähigkeit ein Maximum an einer Ausblasposition in geringem Abstand von der ersten Düse erreicht, und der Misch-Wirkungsgrad beider Flüssigkeiten ein Ma ximum an dieser Position von maximaler Wirbelzähigkeit erreicht, spezifiziert die technische Lehre die Positionsbeziehung zwischen der ersten Düse und der zweiten Düse so, dass der Querstrom, der die andere Flüssigkeit ist, in die Mischkammer von der Position, bevor die Wirbelzähigkeit ein Maximum erreicht, ausgeblasen wird. Die Position, an der die Wirbelzähigkeit ein Maximum erreicht, wird bestimmt, indem vorher eine Simulation unter Verwendung von "R-Flow" ausgeführt wird, das eine numerische Analyse-Software von Rflow Co,. Ltd. und bereits im Handel erhältlich ist, um den Bereich zu erfassen, in dem Wirbelzähigkeit auftritt, dieser zentralen Punkt erfasst wird und von diesem Punkt aus die Position bestimmt wird, an welcher der Querstrom aus der zweiten Düse auf der Strahldüsenseite des geradlinigen Stroms hinzugefügt wird.
Vorzugsweise ist die Position, an der die Wirbelzähigkeit ein Maximum in der Mischkammer erreicht, im Wesentlichen gleich der Position, an der die maximale Geschwindigkeit des geradlinigen Stroms aus der ersten Düse auf 1/10 reduziert wird, und daher ist es auch möglich, die zweite Düse so zu positionieren, dass der Querstrom ausgeblasen wird, bevor der geradlinige Strom auf 1/10 oder weniger der maximalen Strömungsgeschwindigkeit reduziert wird.
Vorzugsweise ist es beim Mischen des Querstroms und des gradlinigen Stroms unter effizienter Verwendung von Wirbelzähigkeit wünschenswert, die Strahlströmungsgeschwindigkeit des Querstroms zum Zeitpunkt des Ausblasens auf einen Wert einzustellen, der gleich dem oder kleiner als die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms zum Zeitpunkt des Ausblasens ist, so dass der Querstrom in die mitreißenden Strömung eingebunden wird, die den gradlinigen Hochgeschwindigkeitsstrom mitreißt.
Vorzugsweise kann die Strömungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms reduziert werden, indem der geradlinige Strom in einer Dünnschichtform ausgeblasen wird. Somit ist es möglich, die Erzeugung von Reibungswärme zu unterdrücken, die durch Reibung zwischen Flüssigkeiten auf Grund des geradlinigen Stroms verursacht wird, und das Wachstum durch Ostwald-Reifung von ausgebildeten Partikel zu unterdrücken. Des Weiteren vergrößert das Ausblasen des geradlinigen Stroms in einer Dünnschichtform den Bereich der mitreißenden Schnittfläche, und daher ist es möglich, eine günstige Mischleistung zu erzielen, selbst wenn die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradli nigen Stroms niedrig ist, und eine wässrige Lösung von Halogenidsalz und eine wässrige Lösung von Silbernitrat mit hoher Konzentration verwendet werden. Wenn der geradlinige Strom in einer Dünnschichtform ausgeblasen wird, ist es wünschenswerter, den geradlinigen Strom im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene der dünnen Schicht des geradlinigen Stroms auszublasen und den geradlinigen Strom in einer Dünnschichtform beizubehalten.
Da die oben genannte bevorzugte Ausführungsform den Mischzustand der statischen Mischvorrichtung optimieren kann, ist es daher möglich, Silberhalogenid-Emulsionsteilchen in kleinen Teilchengrößen und mit einer hervorragenden Monodispersions-Eigenschaft auszubilden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den weiteren Unteransprüchen dargelegt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung ausführlicher durch Ausführungsformen davon in Verbindung mit den folgenden begleitenden Zeichnungen erläutert:
1 ist eine schematische Konzeptdarstellung einer Fertigungslinie für ein lichtempfindliches Silberhalogenid-Material, das mit einer Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform bereitgestellt wird;
2 ist eine schematische Konzeptdarstellung einer statischen Mischvorrichtung der Vorrichtung zum Ausbilden der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist eine schematische Ansicht, die Wirbelzähigkeit darstellt, die in einer Mischkammer der statischen Mischvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet wird;
4(a) bis 4(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen fadenförmigen Strahlstrom ausbildet;
5(a) bis 5(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen kegelförmigen Strahlstrom ausbildet;
6(a) bis 6(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen parallel geformten Dünnschicht-Strahlstrom ausbildet;
7(a) bis 7(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen fächerförmigen Dünnschicht-Strahlstrom ausbildet;
8(a) bis 8(d) stellen Wirbelzähigkeits-Analyseergebnisse usw. dar, wenn die statische Mischvorrichtung gemäß einem Beispiel in Beispiel 1 verwendet wird;
9(a) bis 9(d) stellen Wirbelzähigkeits-Analyseergebnisse usw. dar, wenn die statische Mischvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel in Beispiel 1 verwendet wird;
10 ist eine schematische Konzeptdarstellung einer Fertigungslinie für ein lichtempfindliches Silberhalogenid-Material, das mit einer Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gemäß einer dritten Ausführungsform bereitgestellt wird, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
11 ist eine schematische Konzeptdarstellung der statischen Mischvorrichtung an der Vorrichtung zum Ausbilden der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gemäß der dritten Ausführungsform;
12 ist eine schematische Ansicht, die Wirbelzähigkeit darstellt, die in einer Mischkammer der statischen Mischvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform ausgebildet wird;
13 ist eine Schnittansicht, die eine erste Öffnung darstellt;
14(a) bis 14(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen fadenförmigen Strahlstrom ausbildet;
15(a) bis 15(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen parallel geformten Dünnschicht-Strahlstrom ausbildet;
16 wird als ein Vergleichsbeispiel verwendet, das einen Typ einer statischen Mischvorrichtung darstellt, die Wirbelzähigkeit durch Ausblasen eines geradlinigen Stroms und eines Querstroms in die Mischkammer ausbildet;
17 ist eine schematische Konzeptdarstellung einer Fertigungslinie für ein lichtempfindliches Silberhalogenid-Material, das mit einer Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gemäß einer vierten Ausführungsform bereitgestellt wird, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
18 ist eine schematische Konzeptdarstellung, die eine Querschnittsansicht der statischen Mischvorrichtung an der Vorrichtung zum Ausbilden der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gemäß der vierten Ausführungsform zeigt;
19 ist eine weitere schematische Konzeptdarstellung, die eine Längsschnittsansicht der statischen Mischvorrichtung an der Vorrichtung zum Ausbilden der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gemäß der vierten Ausführungsform zeigt;
20 ist eine schematische Ansicht, die Wirbelzähigkeit darstellt, die in der Mischkammer ausgebildet wird, wenn die erste und die zweite Düse der statischen Mischvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform parallel angeordnet sind;
21 ist eine schematische Ansicht, die Wirbelzähigkeit darstellt, die in der Mischkammer ausgebildet wird, wenn die erste und die zweite Düse der statischen Mischvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform nicht parallel zueinander angeordnet sind;
22(a) bis 22(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen fadenförmigen Strahlstrom ausbildet;
23(a) bis 23(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen kegelförmigen Strahlstrom ausbildet;
24(a) bis 24(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen parallel geformten Dünnschicht-Strahlstrom ausbildet;
25(a) bis 25(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen fächerförmigen Dünnschicht-Strahlstrom ausbildet;
26 ist eine schematische Konzeptdarstellung einer Fertigungslinie für ein lichtempfindliches Silberhalogenid-Material, das mit einer Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gemäß einer fünften Ausführungsform bereitgestellt wird, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
27 ist eine schematische Konzeptdarstellung, die eine Querschnittsansicht der statischen Mischvorrichtung an der Vorrichtung zum Ausbilden der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gemäß der fünften Ausführungsform zeigt;
28 ist eine schematische Ansicht, die Wirbelzähigkeit darstellt, die in der Mischkammer der statischen Mischvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform ausgebildet wird;
29 ist eine schematische Ansicht, die Wirbelzähigkeit darstellt, die in der Mischkammer an der statischen Mischvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform mit geänderter Position der in der Ausstoßleitung ausgebildeten Öffnung ausgebildet wird;
30(a) bis 30(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen fadenförmigen Strahlstrom ausbildet;
31(a) bis 31(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen kegelförmigen Strahlstrom ausbildet;
32(a) bis 32(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen parallel geformten Dünnschicht-Strahlstrom ausbildet;
33(a) bis 33(c) stellen die Form einer Öffnung dar, die einen fächerförmigen Dünnschicht-Strahlstrom ausbildet; und
34 stellt eine statische Mischvorrichtung des Typs mit T-förmiger Rohrleitung dar, die als ein Vergleichsbeispiel verwendet wird.
Unter folgender Bezugnahme auf die Zeichnungen im Anhang werden im Folgenden Ausführungsformen eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen ausführlich erläutert. Obwohl die folgenden Erklärungen hauptsächlich die Ausbildung von Silberhalogenid-Teilchen beschreiben, lässt sich die technische Lehre auch auf andere feine Teilchen als Silberhalogenid-Emulsionsteilchen anwenden.
In der ersten Ausführungsform wird eine von einer wässrigen Lösung von Silbersalz und einer wässrigen Lösung von Halogenidsalz als ein geradliniger Strom mit turbulenter Strömung in eine Mischkammer ausgeblasen, und die andere der wässrigen Lösungen wird als ein im Wesentlichen zu dem geradlinigen Strom senkrechter Querstrom an einer Position ausgeblasen, bevor Wirbelzähigkeit, die ausgebildet wird, wenn der geradlinige Strom aus einer Düse mit einem kleinen Durchmesser in die Mischkammer mit einem großen Durchmesser ausgeblasen wird, ein Maximum erreicht.
1 ist eine schematische Konzeptdarstellung einer Fertigungslinie 10 für ein lichtempfindliches Silberhalogenid-Material, das mit einer Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen bereitgestellt wird.
Die Fertigungslinie 10 eines lichtempfindlichen Silberhalogenid-Materials umfasst einen Kernausbildungsschritt zum Ausbilden von Kernen feiner Teilchen von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen und einen Kernwachstumsschritt, um Kerne feiner Teilchen wachsen zu lassen, indem die Kerne feiner Teilchen, die in dem Kernausbildungsschritt ausgebildet wurden, mit Silberhalogenid-Emulsionsteilchen zum Wachstum in Kontakt gebracht werden. Dann wird eine statische Mischvorrichtung 12, die eine Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen ist, in dem Kernausbildungsschritt positioniert, und ein Wachstumstank 16, der mit einem Heizmantel 14 versehen ist, wird in dem Kernwachstumsschritt positioniert.
Die statische Mischvorrichtung 12 gestattet, dass eine wässrige Lösung von Silbernitrat X und eine wässrige Lösung von Halogenidsalz Y sich sofort mischen und miteinander reagieren, um eine Flüssigkeit Z auszubilden, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt und Kerne feiner Teilchen von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen enthält, und leitet sie sofort in den Wachstumstank 16. Die Kerne feiner Teilchen, die in den Wachstumstank 16 geleitet wurden, wachsen durch Ostwald-Reifung, während sie zu Wachstumszwecken in der Lösung von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen von einem Rührer 18 gerührt werden. Es ist wünschenswert, die gleiche statische Mischvorrichtung wie diejenige, die im Kernausbildungsschritt zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen verwendet wurde, für das Wachstum in diesem Kernwachstumsschritt einzusetzen.
2 ist eine schematische Konzeptdarstellung, die eine Struktur der statischen Mischvorrichtung 12 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die statische Mischvorrichtung 12 einen Mischer 22, der eine zylindrische Mischkammer 20 aufweist, in der gestattet wird, dass sich die wässrige Lösung von Silbernitrat X und die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y mischen und miteinander reagieren. Eine Öffnung an einem Ende der Mischkammer 20 ist mit einer ersten Leitung 24 verbunden, welche die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y in die Mischkammer 20 einbringt. Eine Öffnung an dem anderen Ende der Mischkammer 20 ist mit einer Ausstoßleitung 26 der Flüssigkeit Z verbunden, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang in der Mischkammer 20 ergibt. Des Weiteren ist in der Nähe des Auslasses der ersten Leitung 24 auf der Seite des Mischers 22 eine zweite Leitung 28 angeschlossen, welche die wässrige Lösung von Silbernitrat X in die Mischkammer 20 einbringt. Gemäß dieser Ausführungsform wird die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y durch die erste Leitung 24 eingebracht, und die wässrige Lösung von Silbernitrat X wird durch die zweite Leitung 28 eingebracht, aber die zwei wässrigen Lösungen können auch vertauscht werden. Des Weiteren kann die Ausstoßleitung 26 auch an der Sei te des Mischers 22 angeschlossen sein, wenn sie sich in der Nähe des anderen Endes des Mischers 22 befindet.
In den Enden der ersten Leitung 24 und der zweiten Leitung 26 sind jeweils eine erste Öffnung 30 und eine zweite Öffnung 32 ausgebildet, und auf diese Weise werden eine erste Düse 34 und eine zweite Düse 36 zum Ausblasen von Flüssigkeiten von turbulenter Strömung in der ersten Leitung 24 und der zweiten Leitung 28 ausgebildet. Als Verfahren zum Herstellen der ersten und der zweiten Öffnung 30 und 32 in blockförmigen Öffnungsmaterialien 23 können vorzugsweise Mikroschneiden, Mikroschleifen, Strahlen (blasting), Mikroausstoß (micro discharging), LIGA-Verfahren, Laserstrahl-Bearbeitung und SPM-Bearbeitung usw. verwendet werden, die öffentlich bekannte Verfahren zur präzisen Herstellung von Düsen in der Größenordnung von 100 μm in den Öffnungsmaterialien 23 sind, wie beispielsweise Metall, Keramik und Glas.
Als das Material für das Öffnungsmaterial 23 ist vorzugsweise ein Material mit guter Verarbeitbarkeit und einer Härte zu verwenden, die derjenigen von Diamant ähnlich ist. Verschiedene Metalle oder Metall-Legierungen, die einem Härten unterzogen worden sind, wie beispielsweise Abschrecken, Nitrieren und Sintern, können vorzugsweise als das andere Material an Stelle von Diamant verwendet werden. Des Weiteren weist auch Keramik eine hohe Härte und hervorragende Verarbeitbarkeit auf und kann daher vorzugsweise verwendet werden. In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel für eine Öffnung als eine sich verengende Struktur für die erste Düse 34 und die zweite Düse 36 beschrieben, aber die Struktur ist nicht auf eine Öffnung begrenzt, und es kann eine andere Struktur verwendet werden, sofern sie wenigstens die Funktion des Ausblasens einer Flüssigkeit von turbulenter Strömung aufweist.
Des Weiteren sind die erste Leitung 24 und die zweite Leitung 28 mit (nicht gezeigten) Überdruckvorrichtungen versehen, mit denen die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y und die wässrige Lösung von Silbernitrat X unter Druck gesetzt und zu der ersten und der zweiten Düse 34 und 36 zugeführt werden. Als die Vorrichtung, die auf die wässrigen Lösungen einen hohen Druck anwendet, sind verschiedene Vorrichtungen bekannt und verfügbar, aber es ist wünschenswert, eine Hubkolbenpumpe, wie zum Beispiel eine Tauchkolbenpumpe und eine Vorpumpe, als relativ einfach erhältliche und wirtschaftliche Vorrichtungen zu verwenden. Des Weiteren ist es auch möglich, von den Kreisel pumpen eine Hochdruckpumpe zu verwenden, obwohl sie keinen so hohen Druck erzeugen kann wie die Hubkolbenpumpe.
Dann wird die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y aus der ersten Düse 34 als ein geradliniger Strom A mit turbulenter Strömung in die Mischkammer 20 ausgeblasen, und die wässrige Lösung von Silbernitrat X wird aus der zweiten Düse 36 als ein Querstrom B, der den geradlinigen Strom A in einem im Wesentlichen rechten Winkel kreuzt, in die Mischkammer 20 ausgeblasen, wo gestattet wird, dass sich die zwei Lösungen mischen und miteinander reagieren, um die Flüssigkeit Z auszubilden, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt und Silberhalogenid-Emulsionsteilchen enthält. In diesem Fall, selbst wenn der Querstrom B den geradlinigen Strom A nicht in einem Winkel von 90 Grad kreuzt, ist er akzeptabel, wenn er wenigstens vorherrschend aus einer senkrechten Geschwindigkeitsvektor-Komponente besteht. Des Weiteren ist in 2 die zweite Düse 36, die den Querstrom B ausbläst, auf der Oberseite des Mischers 22 positioniert, doch kann die zweite Düse 36 auf der Unterseite oder an der Seite des Mischers 22 positioniert werden, und der Punkt ist, dass der Querstrom B in einer Richtung ausgeblasen werden kann, die im Wesentlichen rechtwinklig zu dem geradlinigen Strom A verläuft.
Wie in 3 schematisch gezeigt, ist eine solche Mischreaktion dazu bestimmt, einen hohen Mischwirkungsgrad zu erzielen, indem der Querstrom B, der aus der im Wesentlichen zu dem geradlinigen Strom A senkrechten Richtung ausgeblasen wird, in einen mitreißenden Strom eingebunden wird, der den Hochgeschwindigkeitsstrom mit turbulenter Strömung mitreißt, und große Wirbelzähigkeit verwendet wird, die durch das Mischen des geradlinigen Stroms A mit turbulenter Strömung mit dem Querstrom B erzeugt wird, und die oben beschriebene Mischkammer 20, die erste und die zweite Düse 34 und 36 und die Ausstoßleitung 26 der statischen Mischvorrichtung 12 werden mit der folgenden Beziehung ausgebildet.
Das heißt, es ist notwendig, Wirbelzähigkeit in der Mischkammer 20 auszubilden, und daher wird ein zylindrischer Durchmesser D₁ der Mischkammer 20 so ausgebildet, dass er größer als ein Öffnungsdurchmesser D₂ der ersten Düse 34 und ein Öffnungsdurchmesser D₃ der zweiten Düse 36 ist. Insbesondere die von dem geradlinigen Strom A erzeugte Wirbelzähigkeit ist beim Verbessern des Mischwirkungsgrads wichtig, und das Maßverhältnis des Durchmessers D, der Mischkammer 20 zum Öffnungsdurchmesser D₂ der ersten Düse 34 liegt vorzugsweise in einem Bereich vom 1,1- bis 50-fachen, und noch bevorzugter in einem Bereich vom 1,1- bis 20-fachen. Des Weiteren, damit der Querstrom B leicht in den geradlinigen Strom A eingebunden werden kann, ist die Strahlströmungsgeschwindigkeit des Querstroms B vorzugsweise gleich der oder kleiner als die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A, und beträgt insbesondere das 0,05- bis 0,4-fache und noch bevorzugter das 0,1- bis 0,3-fache.
Des Weiteren ist es erforderlich, den Querstrom B in die Mischkammer 20 an einer Position auszublasen, bevor die Wirbelzähigkeit C, die ausgebildet wird, wenn der geradlinige Strom A aus der ersten Düse 34 mit einem kleinen Durchmesser in die Mischkammer 20 mit einem größeren Durchmesser ausgeblasen wird, ein Maximum erreicht, und die zweite Düse 36 zwischen der ersten Düse 34 und der Maximum-Position der Wirbelzähigkeit C zu positionieren. Es ist daher notwendig, die Position zu kennen, an der die Wirbelzähigkeit C ein Maximum erreicht. Es ist möglich, die Position der Mischkammer 20 zu erfassen, an der die Wirbelzähigkeit C ein Maximum erreicht, indem vorher eine Simulation unter Verwendung von "R-Flow" ausgeführt wird, das eine bekannte numerische Analyse-Software von Rflow Co,. Ltd. und bereits im Handel erhältlich ist. In diesem Fall, wie aus 3 hervorgeht, ist die Position, an der die Wirbelzähigkeit C ein Maximum erreicht, kein fester Punkt, sondern weist einen gewissen Bereich auf, und daher kann die Maximum-Position der Wirbelzähigkeit C auf einen Punkt P eingestellt werden, der im Wesentlichen ein Mittelpunkt der Wirbelzähigkeit C ist. Daher kann die zweite Düse 36 vor dem Punkt P positioniert werden, aber es ist wünschenswerter, die zweite Düse so zu positionieren, dass der Querstrom B in einem Anfangsstadium der Ausbildung der Wirbelzähigkeit C ausgeblasen werden kann.
Wenn keine Mischkammer 20 zum Ausbilden von Wirbelzähigkeit C vorhanden ist, oder wenn die Positionsbeziehung zwischen der ersten Düse 34 und der zweiten Düse 36 nicht zweckdienlich ist, ist ein ziemlich langer Mischraum erforderlich, damit der geradlinige Strom A aus der Mischstelle herausgenommen wird, bevor er mitgerissen durch den Querstrom B, der an irgendeinem Punkt dazwischen hinzugefügt wird, gemischt. oder vollkommen gemischt wird, wodurch sich das Zeitintervall zwischen dem ersten Gemischten und dem letzten Gemischten erhöht, und sich dadurch die Teilchengrößeverteilung von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen erhöht.
Das Ergebnis der oben beschriebenen numerischen Analyse-Software zeigt, dass der zentrale Punkt P des Bereichs, in dem die Wirbelzähigkeit C auftritt, mit der Strömungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A in Beziehung steht und im Wesentlichen der Position entspricht, an der die maximale Strömungsgeschwindigkeit, (die normale Strömungsgeschwindigkeit an der Position der ersten Düse) des geradlinigen Stroms A auf 1/10 reduziert wird. Daher ist es nicht notwendig, den Punkt P zu berechnen, wenn die Position, an der die maximale Strömungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A auf 1/10 reduziert ist, berechnet und dann die zweite Düse 36 so positioniert wird, dass der Querstrom B vor dem Punkt ausgeblasen werden kann.
Es ist notwendig, eine Länge L, (siehe 2), der Mischkammer 20, die zum Ausbilden der maximalen Wirbelzähigkeit C in der Mischkammer 20 notwendig ist, sicherzustellen, doch wenn diese zu lang ist, ist es wahrscheinlich, dass die Flüssigkeit Z, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt, in der Mischkammer 20 verbleibt oder zurückströmt und eine nachteilige Wirkung auf die größenmäßige Verringerung der Silberhalogenid-Teilchen oder die Monodispersions-Eigenschaft verursacht. Daher beträgt die Länge L der Mischkammer 20 vorzugsweise den 2- bis 5-fachen Abstand von der ersten Düse 34 bis zur Maximum-Position der Wirbelzähigkeit C und noch bevorzugter das 2- bis 3-fache.
Wenn des Weiteren eine Flüssigkeit aus der ersten Düse 34 und der zweiten Düse 36 mit einem kleinen Durchmesser in die Mischkammer 20 mit einem großen Durchmesser ausgeblasen wird, verursacht sie wahrscheinlich eine Kavitation, und diese Kavitation bildet eine Gas-Flüssigkeit-Schnittfläche aus und reduziert einen Mischwirkungsgrad. Um daher den Mischwirkungsgrad unter Verwendung der Wirbelzähigkeit C zu erhöhen, ist es erforderlich, das Ausbilden irgendeiner Gas-Flüssigkeit-Schnittfläche in der Mischkammer 20 zu verhindern. Wie in 2 gezeigt, ist es daher notwendig, den Durchmesser D₄ der Ausstoßleitung 26 durch die dritte Öffnung 38 so zu verengen, dass er kleiner als der zylindrische Durchmesser D₁ der Mischkammer 20 ist, und die Flüssigkeiten mit dem erhöhten Druck der Mischkammer 20 zu mischen. Dies kann Kavitation eliminieren, und dadurch kann der Mischwirkungsgrad weiter verbessert werden. Zum Minimieren der Verweilzeit in dem Abschnitt in der Ausstoßleitung 26, der nicht zum Mischen beiträgt, ist es wünschenswert, den Auslass in der Mischkammer 20 zu verengen, die Län ge der Ausstoßleitung 26 mit einem kleineren Innendurchmesser als der zylindrische Durchmesser D₁ von wenigstens der Mischkammer 20 zu reduzieren und sie mit dem Wachstumstank 16 zu verbinden.
Des Weiteren wird die Form des Strahlstroms, der aus der ersten Düse 34 und der zweiten Düse 36 in die Mischkammer 20 ausgestoßen wird, durch die erste und die zweite Öffnung 30 und 32 reguliert, und diese Form des Strahlstroms wirkt sich auf die Mischleistung aus. Es ist daher wünschenswert, die erste Öffnung 30 zum Ausbilden von verschiedenen Formen des Strahlstroms entsprechend dem Zweck des Mischens und der Reaktion zu verwenden, wie beispielsweise fadenförmiger Strahlstrom, kegelförmiger Strahlstrom, parallel geformter Dünnschicht-Strahlstrom oder fächerförmig geformter Dünnschicht-Strahlstrom. Zum Beispiel ist es in dem Fall einer sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeit in der Größenordnung von Millisekunden notwendig, den geradlinigen Strom A und den Querstrom B so auszublasen, dass die Wirbelzähigkeit C ein Maximum innerhalb des nächstmöglichen Bereichs sofort erreicht, und die erste Öffnung 30, die einen fadenförmigen Strahlstrom ausbildet, ist wünschenswert. Wenn die Reaktionsgeschwindigkeit andererseits relativ niedrig ist, ist es wünschenswert, den geradlinigen Strom A und den Querstrom B so auszublasen, dass die Wirbelzähigkeit C ein Maximum innerhalb des weitestmöglichen Bereichs erreicht, wodurch sich der Bereich einer mitreißenden Schnittfläche vergrößert, die von dem geradlinigen Strom A erzeugt wird, und in diesem Fall ist die erste Öffnung 30 wünschenswert, die einen Dünnschicht-Strahlstrom ausbildet. Des Weiteren ist in dem Fall einer Reaktionsgeschwindigkeit, die zwischen der sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeit in der Größenordnung von Millisekunden und einer relativ niedrigen Reaktionsgeschwindigkeit liegt, die erste Öffnung 30 wünschenswert, die einen kegelförmigen Strahlstrom ausbildet.
4(a) bis 4(c), 5(a) bis 5(c), 6(a) bis 6(c) und 7(a) bis 7(c) stellen jeweils Öffnungen zum Ausbilden eines fadenförmigen Strahlstroms, kegelförmigen Strahlstroms, parallel geformten Dünnschicht-Strahlstroms und fächerförmigen Dünnschicht-Strahlstroms dar, und jedes (a) in den Figuren zeigt die Öffnung von einem Ende der Öffnung her gesehen, jedes (b) ist eine Längsschnittansicht der Öffnung, und jedes (c) ist eine Querschnittsansicht der Öffnung.
4(a) bis 4(c) zeigen die erste Öffnung 30 zum Ausblasen des fadenförmigen geradlinigen Stroms A in die Mischkammer 20, und sie ist in einer geraden Fadenform ausgebildet. 5(a) bis 5(c) zeigen die erste Öffnung 30 zum Ausblasen des kegelförmigen geradlinigen Stroms A in die Mischkammer 20, und sie ist in einer Trichterform mit einem offenen Ende ausgebildet. 6(a) bis 6(c) zeigen die erste Öffnung 30 zum Ausblasen des parallel geformten geradlinigen Dünnschicht-Stroms A in die Mischkammer 20, und sie ist in einer rechtwinkligen Schlitzform ausgebildet. 7(a) bis 7(c) zeigen die erste Öffnung 30 zum Ausblasen des fächerförmigen geradlinigen Dünnschicht-Stroms A in die Mischkammer 20, und sie ist mit einem in eine Fächerform erweiterten Ende ausgebildet.
Unter Bezugnahme auf eine Reynolds-Zahl in dem Fall, in dem der Abschnitt einer Leitung nicht kreisförmig ist, wie in dem Fall der ersten Öffnung 30, die in 6(a) bis 6(c) gezeigt ist, zeigt "General Theory of Chemical Engineering" (von Haruo Hikita, Asakura Shoten), dass solch eine Reynolds-Zahl wie folgt behandelt werden kann. Das heißt, ein entsprechender Durchmesser De wird definiert als De = 2S/lp,wobei S der "Querschnitt" ist, und lp ist die "Länge des Umfangs einer festen Wand, die mit einem Fluid in Kontakt steht". Da die schlitzförmige Öffnung eine Ringnut-Struktur (closed-groove structure) aufweist, kann lp ausgedrückt werden als lp = 2(a + b),wobei a die kurze Seite ist und b die lange Seite ist. Daher wird der entsprechende Durchmesser De ausgedrückt als De = 4(ab)/2(a + b) = 2ab/(a + b) (1)
Wenn eine turbulente Strömung berechnet wird, wird der mit der Formel (1) berechnete Wert De als der dem Ring entsprechende Durchmesser (circle-equivalent diameter) verwendet.
Dann wird ein Verfahren zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen unter Verwendung der statischen Mischvorrichtung 12 in der oben beschriebenen Konfiguration erläutert.
Die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y wird aus der ersten Düse 34 als der geradlinige Strom A mit turbulenter Strömung in die Mischkammer 20 ausgeblasen, und die wässrige Lösung von Silbernitrat X wird aus der zweiten Düse 36 als der Querstrom B, der den geradlinigen Strom A in einem im Wesentlichen rechten Winkel zum Mitreißen des geradlinigen Stroms A kreuzt, an einer Position ausgeblasen, bevor die Wirbelzähigkeit C, die ausgebildet wird, wenn der geradlinige Strom A aus der ersten Düse 34 mit einem kleinen Durchmesser in die Mischkammer 20 mit einem größeren Durchmesser ausgeblasen wird, ein Maximum erreicht, oder an einer Position, bevor die maximale Strömungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A auf 1/10 oder weniger reduziert wird, und den zwei Lösungen wird dadurch gestattet, sich zu mischen und sofort miteinander zu reagieren, und die Flüssigkeit Z, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt, wird aus der Ausstoßleitung 26 ausgestoßen.
Für den Misch- und Reaktionsvorgang unter Verwendung einer solchen Wirbelzähigkeit C gibt es zwei Verfahren zum Verbessern der Misch- und Reaktions-Eigenschaften in der Mischkammer 20.
Das erste Verfahren ist dasjenige, bei dem der geradlinige Strom A als ein fadenförmiger Hochgeschwindigkeitsstrom so ausgeblasen wird, dass die Wirbelzähigkeit C sofort ein Maximum innerhalb eines nächstmöglichen Bereichs erreicht. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, die erste Öffnung 30 zu verwenden, die den fadenförmigen Strahlstrom in 4(a) bis 4(c) als die erste Öffnung 30 der ersten Düse 34 ausbildet, die den geradlinigen Strom A ausbläst.
Vom Standpunkt des Mischens aus ist der geradlinige Strom A vorzugsweise ein Hochgeschwindigkeitsstrom, aber um dieses Reaktionsprodukt in Bezug auf eine gewünschte Teilchengröße und Größenverteilung zu steuern, muss der Einfluss der Reibungswärme der Flüssigkeit-Flüssigkeit-Reibung berücksichtigt werden, die bei der Reaktion durch den Hochgeschwindigkeitsstrom erzeugt wird. Als eine solche Maßnahme ist es wirkungsvoll, die Temperatur der Reaktionsflüssigkeit vorher zu verringern oder eine Dop pelstruktur für die hinzugefügten Leitungen, den Öffnungsabschnitt, Mischkammerabschnitt und Ausstoßabschnitt zu verwenden, um diese Abschnitte zu kühlen, oder beides auszuführen. Da eine Hochgeschwindigkeitsströmung des Weiteren durch einen Strahldruck bestimmt wird, der in Übereinstimmung mit der Strömungsgeschwindigkeit des Strahls und dem Innendurchmesser der ersten Öffnung 30 hinzugefügt wird, erfordert das Erzeugen einer schnelleren Strömung, dass der Innendurchmesser der ersten Öffnung 30 minimiert und der Druck auf die Flüssigkeit erhöht werden muss. Je schneller die Strömung ist, desto problematischer wird daher die Abnutzung der ersten Öffnung 30, doch kann dies durch die Verwendung von Diamant mit ausgezeichneter Haltbarkeit usw. bewältigt werden.
Das zweite Verfahren ist dasjenige, bei dem der geradlinige Strom A in einer Dünnschicht-Strahlstromform ausgebildet wird, um den Bereich der mitreißenden Schnittfläche zu vergrößern, die durch den geradlinigen Strom A erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, die erste Öffnung 30 zu verwenden, die den parallel geformten Dünnschicht-Strahlstrom oder den fächerförmigen Dünnschicht-Strahlstrom ausbildet, die in 6(a) bis 6(c) und 7(a) bis 7(c) als die erste Öffnung 30 der ersten Düse 34 gezeigt sind, die den geradlinigen Strom A ausbläst. In diesem Fall ist es notwendig, die Strahlströmungsgeschwindigkeit des Querstroms B so einzustellen, dass der Querstrom B die dünne Schicht des geradlinigen Stroms A nicht bricht. Bevorzugter wird die zweite Öffnung 32 der zweiten Düse 36, wie ebenfalls in den 6(a) bis 6(c) und 7(a) bis 7(c) gezeigt, so ausgebildet, dass der Querstrom B ebenfalls ein parallel geformter Dünnschicht-Strahlstrom oder ein fächerförmiger Dünnschicht-Strahlstrom ist wie im Fall des geradlinigen Stroms A.
Das zweite Verfahren kann einen größeren Bereich von Wirbelzähigkeit sicherstellen und kann dadurch eine günstige Mischleistung erzielen, auch wenn die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A kleiner ist als im Fall der fadenförmigen Strahlstromform. Dies verbessert die Haltbarkeits-Eigenschaft der ersten und der zweiten Öffnung 30 und 32, wodurch die Öffnungen aus Metall mit guter Bearbeitbarkeit, metallverarbeiteten Produkten, Keramik usw. erzeugt werden können, die Strömungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms reduziert wird, und damit die Erzeugung von Reibungswärme unterdrückt wird, wodurch eine Ausbildung von feineren Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gestattet wird.
Auf diese Weise wird die statische Mischvorrichtung 12 gemäß der bevorzugten Ausführungsform auf Basis eines beispiellosen Konzepts konstruiert, und die Verwendung dieser statischen Mischvorrichtung 12 kann die folgenden Effekte erzeugen:

(1) Die Verwendung einer Struktur zum Erzeugen von Wirbelzähigkeit für die statische Mischvorrichtung ermöglicht es, einen optimalen Misch- und Reaktionszustand beim statischen Mischen zu erzielen und dadurch feine Silberhalogenid-Teilchen mit einer hervorragenden Monodispersions-Eigenschaft auszubilden.
(2) Indem Misch- und Reaktionsvorgang unter Verwendung von Wirbelzähigkeit ausgeführt werden, ist es möglich, eine gute Mischleistung zu erzielen, auch wenn die Strahlströmungsgeschwindigkeit der wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y oder der wässrigen Lösung von Silbernitrat X reduziert ist, und daher kann der Strahldruck reduziert werden. Dies verbessert die Einfachheit der Herstellung der Vorrichtung sowie die Stabilität und Wartungsfähigkeit. Insbesondere ist es möglich, das Material der ersten und der zweiten Öffnung 30 und 32 von Diamant in irgendein kostengünstiges Material mit guter Bearbeitbarkeit zu ändern.
(3) Wenigstens gestattet die Verwendung eines geradlinigen Dünnschicht-Stroms und das Ausblasen des Stroms, dass sich die hochkonzentrierte wässrige Lösung von Halogenidsalz Y und die wässrige Lösung von Silbernitrat X mischen und miteinander reagieren. Dies ermöglicht es, Kristallkeim-Teilchen von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen auszubilden und zu gestatten, dass die Kristallkeim-Teichen auf einer industriell rentablen hochkonzentrierten Ebene wachsen können. Dies ist vor allem geeignet zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen im Teilchenwachstumsschritt, in dem der hochkonzentrierten wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y und der wässrigen Lösung von Silbernitrat X gestattet wird, sich zu mischen und miteinander zu reagieren.
(4) Des Weiteren ist es durch Verwenden von wenigstens einem geradlinigen Dünnschicht-Strom und durch Ausblasen des Stroms möglich, die Strahlströmungsgeschwindigkeit der wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y und der wässrigen Lösung von Silbernitrat X zu reduzieren und dadurch die Erzeugung von Reibungs wärme durch Flüssigkeit-Flüssigkeit-Reibung zu unterdrücken. Insbesondere beim Ausbilden von feinen Kristallkeim-Teilchen im Kernausbildungsschritt verhindert dies ein Eintreten der Ostwald-Reifung und ermöglicht es, Silberhalogenid-Emulsionsteilchen in kleineren Größen auszubilden.

Ein Beispiel für die Anwendung der bevorzugten Ausführungsform auf andere Materialen sind Halbleiter-Feinteilchen. Der Fortschritt in der Halbleiterindustrie ist so bemerkenswert, dass es mittlerweile fast unmöglich ist, sich Geräte und Systeme ohne Halbleiter vorzustellen. Obwohl der Hauptanteil der heutigen Halbleiter aus Silizium besteht, ziehen Verbund-Halbleiter in den letzten Jahren auf Grund der Notwendigkeit von Geschwindigkeitsverbesserungen usw. immer mehr Aufmerksamkeit auf sich. Zum Beispiel spielen Verbund-Halbleiter auf dem Gebiet der Optoelektronik die Hauptrolle, und bei Untersuchungen von lichtabstrahlenden Elementen, fotoelektrischen Umwandlungselementen (converting elements), verschiedenen Laser-Arten, nichtlinearen optischen Elementen usw. besteht deren Hauptanteil aus Studien zu Verbund-Halbleitern. Es ist zum Beispiel bekannt, dass Verbindungen der Gruppe II–VI, die Elemente der Gruppe II, wie beispielsweise Zn und Cd, und Elemente der Gruppe VI, wie beispielsweise O und S, kombinieren, eine hervorragende lichtabstrahlende (fluoreszierende) Eigenschaft aufweisen, und ihrer Anwendung auf verschiedenen Gebieten wird erwartungsvoll entgegengesehen. Die Anwendung des Verfahrens zum Ausbilden von feinen Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, diese Halbleiter-Feinteilchen mit einer hervorragenden Monodispersions-Eigenschaft herzustellen. Wenn zum Beispiel die oben beschriebene wässrige Lösung von Silbersalz und die wässrige Lösung von Halogenidsalz durch eine Lösung, die Elemente der Gruppe II enthält, und eine Lösung, die Elemente der Gruppe VI enthält, ersetzt und die Bedingungen optimiert werden, ist es möglich, feine Teilchen der Verbund-Feinteilchen der Gruppe II–VI mit Teilchengrößen von 10 μm oder weniger auszubilden.
(Beispiel 1)
Beispiel 1 ist ein Versuch, der unter Verwendung der statischen Mischvorrichtung, die in 2 gezeigt ist, mit dem geradlinigen Strom mit einer hohen Strahlströmungsgeschwindigkeit durchgeführt wurde.
Das heißt, die statische Mischvorrichtung 12 wurde konstruiert durch Bereitstellen der ersten Düse 34, die mit der ersten Öffnung 30, die einen Durchmesser von 0,2 mm aufweist, versehen ist und einen fadenförmigen geradlinigen Strom an einem Ende des Mischers 22 ausbläst, in dem die Mischkammer 20, die eine zylindrische Länge von 3 mm und eine Länge von 20 mm aufweist, ausgebildet ist und die Ausstoßleitung 26 mit einer bereitgestellten dritten Öffnung 38, die einen Durchmesser von 1,2 mm aufweist, am anderen Ende des Mischers 22 verbindet. Dann wurde vorher unter Verwendung der oben beschriebenen numerischen Analyse-Software R-Flow eine Simulation durchgeführt, um den Bereich zu erfassen, in dem Wirbelzähigkeit C auftreten würde, dieser zentrale Punkt P, (siehe 3), wurde gefunden, die zweite Düse 36 mit der zweiten Öffnung 32 mit einem Durchmesser von 0,6 mm wurde an einer Position bereitgestellt, die sich vom Auslass der ersten Düse 34 auf der Seite der ersten Düse 34 in 2 mm Abstand von diesem Punkt P befindet. Dann wurde als der geradlinige Strom A mit turbulenter Strömung von der ersten Düse 34 eine wässrige Lösung von Kaliumbromid von 1,2826 mol/l, (die 1% Gelatine als Schutzkolloid enthielt), bei Raumtemperatur (25 °C) in die Mischkammer 20 ausgeblasen, und eine wässrige Lösung von Silbernitrat von 1,2826 mol/l wurde als der Querstrom B mit turbulenter Strömung aus der zweiten Düse 36 bei Raumtemperatur (25 °C) in die Mischkammer 20 ausgeblasen. Des Weiteren wurde die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A auf ungefähr 233 m/Sek. eingestellt, der Strahldruck wurde auf ungefähr 30 MPa eingestellt, und die Strahlströmungsgeschwindigkeit des Querstroms B wurde auf ungefähr 25 m/Sek. eingestellt, und der Strahldruck wurde auf ungefähr 0,27 MPa eingestellt.
Als Vergleichsbeispiel, um die Mischleistung zu bestätigen, indem der Querstrom B ausgeblasen wird, nachdem die Wirbelzähigkeit des geradlinigen Stroms A ein Maximum erreicht, wurde eine Vorkammer 50 mit einem zylindrischen Durchmesser von 2 mm und einer Länge von 6 mm zwischen der ersten Düse 34 und der Mischkammer 20 bereitgestellt, und die statische Mischvorrichtung mit der von der zweiten Düse 36 um 8 mm getrennten ersten Düse 34 wurde erstellt, und diese statische Mischvorrichtung wurde mit der statischen Mischvorrichtung des Beispiels verglichen.
Die Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die unter Verwendung der statischen Mischvorrichtung des Beispiels und des Vergleichsbeispiels ausgebildet wurden, wurden mit flüssigem Stickstoff schockgefrostet (drastically frozen), und ihre Teilchengrößen wurden unter Verwendung eines Elektronenmikroskops gemessen. Als Ergebnis dessen betrug die durchschnittliche Teilchengröße der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die von der statischen Mischvorrichtung des Beispiels ausgebildet wurden, 7,1 nm und wies eine ausgeprägte (marked) Monodispersions-Eigenschaft auf. Andererseits betrug die durchschnittliche Teilchengröße der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die von der statischen Mischvorrichtung des Vergleichsbeispiels ausgebildet wurden, 20,1 nm und zeigte eine größere Teilchengrößenverteilung als diejenige des Beispiels.
Um zu erklären, warum eine derartig große Differenz auftritt, wurde die Ursache unter Verwendung der oben beschriebenen numerischen Analyse-Software R-Flow analysiert. Als die Analyse-Elemente wurden Strahlströmungsgeschwindigkeit, Strahldruck, Wirbelzähigkeit und Mischzustand analysiert. Als das Verfahren für diese Analyse wurde ein dynamisches Bereichstrennungsverfahren zum Erstellen von Siebgröße (create mesh) verwendet, SIMPLE wurde als ein Analyse-Algorithmus verwendet, und das k-ε-Verfahren wurde als das Modell für turbulente Strömung verwendet. Die Analyse-Ergebnisse des Beispiels sind dann in 8(a) bis 8(d) gezeigt, und die Analyse-Ergebnisse des Vergleichsbeispiels sind in 9(a) bis 9(d) gezeigt.
Wie aus den Analyse-Ergebnissen von 8(a) bis 8(d) und 9(a) bis 9(d) ersichtlich ist, hält der geradlinige Strom A des Beispiels von 8(1) eine Hochgeschwindigkeits-Strömungsgeschwindigkeit D aufrecht, die derjenigen zum Zeitpunkt des Ausblasens entspricht, bis der Querstrom B ausgeblasen wird, und wird um ungefähr ¼ der Mischkammer zur gedämpften Strömungsgeschwindigkeit E. Andererseits kollidiert der Querstrom B mit dem geradlinigen Strom A mit einer Strömungsgeschwindigkeit F, die langsamer als der geradlinige Strom A ist, und wird dann in einen mitreißenden Strom G eingebunden, der vom geradlinigen Hochgeschwindigkeits-Strom A mitgerissen wird. Des Weiteren zeigt 8(b) die Druckverteilung, und der Innendruck der Mischkammer erhöht sich an dem Auslass der Mischkammer, weil ihr Durchmesser durch die Ausstoßleitung 26 verengt wird, und der Innendruck ist in dem Bereich hoch (H), wo der Querstrom mit dem geradlinigen Strom in Kontakt tritt, wodurch die Erzeugung von Kavitation, die von dem geradlinigen Hochgeschwindigkeits-Strom erzeugt wird, bis zu einem extremen Grad unterdrückt wird und dadurch nicht ein Gas-Flüssigkeit-, sondern Flüssigkeit-Flüssigkeit-Reaktionsfeld aufrechterhalten kann. In 8(c) werden der geradlinige Strom mit turbulenter Strömung und der in die Mischkammer eingeführte Quer strom von dem geradlinigen Strom mitgerissen, und es ist möglich, Wirbelzähigkeit zu beobachten, die in der Figur mit L oder C angegeben ist. C bezeichnet einen relativ starken Wirbelzähigkeitsbereich, und L bezeichnet einen relativ schwachen Wirbelzähigkeitsbereich. Des Weiteren gibt der Punkt P in der Figur den zentralen Punkt des Wirbelzähigkeitsbereichs an. Als Ergebnis dessen, wie aus 8(d) ersichtlich ist, sind ein konzentrierter Abschnitt M der wässrigen Lösung von Halogenidsalz des geradlinigen Stroms A, ein konzentrierter Abschnitt N der wässrigen Lösung von Silbernitrat X des geradlinigen Stroms A und ein Abschnitt Q, in dem beide Flüssigkeiten sich zu mischen beginnen, nur in dem Mischkammerabschnitt unmittelbar nach dem Strahl aus der ersten und der zweiten Düse 34 und 36 vorhanden, und ein Mischabschlussbereich R, in dem der geradlinige Strom A und der Querstrom B vollkommen vermischt sind, wird in dem anschließenden Mischkammerabschnitt bis zur Ausstoßleitung 26 ausgebildet.
Andererseits wird gemäß dem Vergleichsbeispiel in 9(a) eine Hochgeschwindigkeits-Strömungsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Ausblasens des geradlinigen Stroms A in der Stufe einer Vorkammer 50 gedämpft und kann nicht genug Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten, um den Querstrom B mitzureißen, wenn der Querstrom B ausgeblasen wird. Des Weiteren endet in der Druckverteilung in 9(b) ein Hochdruck h in der Stufe der Vorkammer, und in der Mischkammer 20 tritt wahrscheinlich Kavitation auf. Wie in 9(c) gezeigt, ist die Größe der Wirbelzähigkeit C daher beträchtlich kleiner im Vergleich mit dem Beispiel, und die Wirbelzähigkeit C endet in der Stufe der Vorkammer 50. Als Ergebnis dessen, wie aus 9(d) ersichtlich ist, setzen sich ein konzentrierter Abschnitt m der wässrigen Lösung von Halogenidsalz des geradlinigen Stroms A und ein konzentrierter Abschnitt n der wässrigen Lösung von Silbernitrat X des Querstroms B bis zur Ausstoßleitung 26 fort, und es ist nur ein winziger Abschnitt eines Mischabschlussbereichs r vorhanden, was zeigt, dass der Mischvorgang unvollständig ist.
Somit zeigt das Ergebnis einer Analyse unter Verwendung der numerischen Analyse-Software R-Flows, dass es durch Ausblasen des Querstroms vor dem zentralen Punkt P des Bereichs, an dem die durch den geradlinigen Strom in der Mischkammer ausgebildete Wirbelzähigkeit auftritt, möglich ist, eine günstige Mischleistung zu erzielen. Des Weiteren, wie aus den Versuchsergebnissen und Simulationsergebnissen ersichtlich ist, wird in dem Fall von hohem Druck und hoher Strömungsgeschwindigkeit beobachtet, dass sehr begrenzte einzelne Punkte zum Nachweisen der Mischleistung bis zum höchsten Grad vorhanden sind.
(Beispiel 2)
Beispiel 2 ist ein Versuch, der mit einer Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A durchgeführt wurde, die auf ungefähr ¼ von derjenigen von Beispiel 1 reduziert wurde.
Das heißt, Beispiel 1 zeigte ein Beispiel für das Ausblasen des geradlinigen Stroms A mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 233 m/Sek., und da der geradlinige Strom A in Beispiel 1 von hoher Geschwindigkeit war, wurde zusätzlich zu der Reaktionswärme der wässrigen Lösung von Silbernitrat und der wässrigen Lösung von Halogenidsalz auf Grund von Flüssigkeit-Flüssigkeit-Reibung Reibungswärme beobachtet.
Daher wurde in Beispiel 2 die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A von ungefähr 233 m/Sek. auf ungefähr 58 m/Sek. reduziert. Mit Ausnahme der Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A waren alle Elemente die Gleichen wie die in Beispiel 1.
Erstaunlicherweise zeigt das Ergebnis, dass, obwohl die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms auf ungefähr ¼ von derjenigen in Beispiel 1 reduziert worden war, die Teilchengröße von den ausgebildeten Silberhalogenid-Emulsionsteilchen 7,6 nm mit einer hervorragenden Monodispersions-Eigenschaft betrug, was im Vergleich zum Ergebnis in Beispiel 1 ein gutes Resultat war. Obwohl nicht dargestellt, wurde auch in Beispiel 2 eine Ursachenanalyse unter Verwendung der numerischen Analyse-Software R-Flow wie im Fall von Beispiel 1 durchgeführt. Das Ergebnis zeigt, dass, obwohl die Größe der Wirbelzähigkeit C im Vergleich mit Beispiel 1 klein ist, ein Mischabschlussbereich, in dem der geradlinige Strom und der Querstrom vollständig vermischt sind, nach der letzten Hälfte der Mischkammer beobachtet wird.
Ein möglicher Grund, dass die durchschnittliche Teilchengröße der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen klein gehalten werden kann, auch wenn die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A reduziert ist, ist der, dass auf Grund der Ver wendung von Wirbelzähigkeit C durch die statische Mischvorrichtung 12 der bevorzugten Ausführungsform eine hohe Mischleistung aufrechterhalten werden kann, auch wenn der geradlinige Strom A verlangsamt wird. Ein weiterer Grund ist, dass, wenn der geradlinige Strom A schnell ist, feine Teilchen sofort ausgebildet werden können, aber auch Ostwald-Reifung auf Grund von Reibungswärme auftritt, was zu einer Teilchengröße führt, die derjenigen im Fall von niedriger Geschwindigkeit ähnlich ist.
Wie oben gezeigt, haben die Ergebnisse von Beispiel 1 und Beispiel 2 bewiesen, das es unter Verwendung der statischen Mischvorrichtung 12, welche die Wirbelzähigkeit C nutzt wie in dem Fall der Vorrichtung zum Ausbilden der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen der bevorzugten Ausführungsform, möglich ist, Reibungswärme zum Zeitpunkt des Mischens der wässrigen Lösung von Silbernitrat und der wässrigen Lösung von Halogenidsalz zu reduzieren, die Erzeugung von Kavitation zu verhindern und eine effiziente Durchführung von Misch- und Reaktionsvorgang zu gestatten, den Mischzustand beim statischen Mischen zu optimieren und dadurch Silberhalogenid-Emulsionsteilchen in kleinen Teilchengrößen und mit einer hervorragenden Monodispersions-Eigenschaft auszubilden.
Insbesondere, wie in dem Ergebnis von Beispiel 2 gezeigt, wurde eine günstige Mischleistung erzielt, obwohl die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms reduziert war.
(Beispiel 3)
<Entwicklung des Dispersionsziels>
Unter Verwendung der in Tabelle 1 gezeigten Lösungen 1 und 2 und der im Beispiel 1 beschriebenen Mischvorrichtung wurden ZnS-Feinteilchen A ausgebildet.
Tabelle 1
Die Lösung 1 wurde durch die erste Düse 34 von 2 in den Mischer als ein Strahlstrom eingebracht. Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung (geradliniger Strom) zum Zeitpunkt des Einbringens wurde auf 360 n/Sek. eingestellt. Zur gleichen Zeit wurde die Lösung 2 durch die zweite Düse 36 eingebracht. Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung 2 (Querstrom) zum Zeitpunkt des Einbringens wurde auf 3,6 m/Sek. eingestellt. Des Weiteren wurden als Vergleichsbeispiel wie im Fall von Beispiel 1 ZnS-Feinteilchen B auf die gleiche Weise ausgebildet wie die ZnS-Feinteilchen A, mit Ausnehme dessen, dass eine Mischvorrichtung verwendet wurde, deren erste Düse von der zweiten Düse um 8 mm getrennt ist.
<Auswertung von Teilchendurchmesser und Größenverteilung>
Die erhaltenen feinen Teilchen wurden unter Verwendung eines Durchstrahlungs-Elektronenmikroskops fotografiert, um den durchschnittlichen Teilchendurchmesser und die Größenverteilung pro ungefähr 150 Feinteilchen zu messen. Die Größenverteilung wird als ein Variationskoeffizient in Tabelle 2 zusammen mit Teilchendurchmessern gezeigt.
Tabelle 2
Wie aus dem Ergebnis von Tabelle 2 hervorgeht, war die bevorzugte Ausführungsform erfolgreich damit, Halbleiter-Feinteilchen mit kleineren Größen als mit dem Vergleichsbeispiel und mit einer Monodispersions-Eigenschaft zu erzielen.
Die zweite Ausführungsform verwendet eine Dünnschichtform für den geradlinigen Strom der ersten Ausführungsform, und der Rest der Konfiguration ist vollständig gleich mit derjenigen der ersten Ausführungsform, und daher werden diesbezügliche Erläuterungen weggelassen, und nur Beispiele werden erklärt.
(Beispiel 4)
Beispiel 4 ist ein Versuch, der unter Verwendung der in 2 gezeigten statischen Mischvorrichtung mit einer Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A, die auf eine hohe Geschwindigkeit von ungefähr 223 m/Sek. eingestellt wurde, und mit einer hochkonzentrierten wässrigen Lösung von Halogenidsalz und wässrigen Lösung von Silbernitrat durchgeführt wurde.
Das heißt, die statische Mischvorrichtung 12 wurde konstruiert durch Bereitstellen der ersten Düse 34, die mit der ersten Öffnung 30, die einen Durchmesser von 0,2 mm aufweist, versehen ist und einen fadenförmigen geradlinigen Strom A an einem Ende des Mischer 22 ausbläst, in dem die Mischkammer 20, die eine zylindrische Länge von 3 mm und eine Länge von 20 mm aufweist, ausgebildet ist und die Ausstoßleitung 26 mit der dritten Öffnung 38, die einen Durchmesser von 1,2 mm aufweist, am anderen Ende des Mischers 22 verbindet. Dann wurde vorher unter Verwendung der oben beschriebenen numerischen Analyse-Software R-Flow eine Simulation durchgeführt, um den Bereich zu erfassen, in dem Wirbelzähigkeit C auftreten würde, dieser zentrale Punkt P, (siehe 3), wurde gefunden, die zweite Düse 36 mit der zweiten Öffnung 32 mit einem Durchmesser von 0,6 mm wurde an einer Position bereitgestellt, die sich vom Auslass der ersten Düse 34 auf der Seite der ersten Düse 34 in 0,5 mm Abstand von diesem Punkt P befindet. Als der geradlinige Strom A mit turbulenter Strömung von der ersten Düse 34 wurde eine wässrige Lösung von Kaliumbromid von 2,2 mol/l, (die 1% Gelatine als Schutzkolloid mit einer Flüssigkeitsviskosität von 10 Cp enthielt), bei Raumtemperatur (25 °C) in die Mischkammer 20 ausgeblasen, und eine wässrige Lösung von Silbernitrat von 2,2 mol/l wurde als der Querstrom B mit turbulenter Strömung aus der zweiten Düse 36 bei Raumtemperatur (25 °C) in die Mischkammer 20 ausgeblasen. Des Weiteren wurde die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A auf ungefähr 233 m/Sek. eingestellt, der Strahldruck wurde auf ungefähr 30 MPa eingestellt, und die Strahlströmungsgeschwindigkeit des Querstroms B wurde auf ungefähr 25 m/Sek. eingestellt, und der Strahldruck wurde auf ungefähr 0,27 MPa eingestellt.
Die ausgebildeten Silberhalogenid-Emulsionsteilchen wurden dann mit flüssigem Stickstoff schockgefrostet, und ihre Teilchengrößen wurden unter Verwendung eines Elektronenmikroskops gemessen. Als Ergebnis dessen betrug die durchschnittliche Teilchengröße der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen 10,5 nm.
Des Weiteren wurde die Temperatur der sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergebenden Flüssigkeit gemessen, die aus der Ausstoßleitung 26 ausgestoßen wurde, und das Ergebnis bestätigte, dass auf Grund von Viskosität in der Reaktion und Reibungswärme ein Temperaturanstieg von ungefähr 7 °C vorhanden war im Vergleich mit der Temperatur der wässrigen Lösung von Halogenidsalz und der wässrigen Lösung von Silbernitrat, bevor sie in die Mischkammer 20 ausgeblasen wurden.
(Beispiel 5)
Beispiel 5 ist ein Versuch, der mit einer Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A durchgeführt wurde, die auf ungefähr 1/10 von derjenigen in Beispiel 1 reduziert wurde, und mit einer Konzentration der wässrigen Lösung von Halogenidsalz und wässrigen Lösung von Silbernitrat, die auf ungefähr ¼ von derjenigen in Beispiel 1 reduziert wurde, indem ein geradliniger Dünnschicht-Strom A aus der ersten Düse 34 ausgeblasen wurde.
Zum Ausbilden des dünnschichtförmigen geradlinigen Stroms A wurde die erste Öffnung 30 der ersten Düse 34 wie in 6(a) bis 6(c) als Schlitz geformt, und die Abmessungen der schlitzförmigen Öffnung wurden auf 0,6 mm Dicke und 2,0 mm Breite eingestellt. Des Weiteren wurde die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A auf ungefähr 22 m/Sek. reduziert, und die Strahlströmungsgeschwindigkeit des Querstroms B wurde ebenfalls auf ungefähr 15 m/Sek. reduziert, so dass sie die dünne Schicht des geradlinigen Stroms A nicht brechen würde. Dann wurde eine wässrige Lösung von Kaliumbromid von 1,0 mol/l, (die 1% Gelatine als Schutzkolloid mit einer Flüssigkeitsviskosität von 10 Cp enthielt), als der geradlinige Strom A mit turbulenter Strömung aus der ersten Düse 34 bei Raumtemperatur (25 °C) in die Mischkammer 20 ausgeblasen, und eine wässrige Lösung von Silbernitrat von 1,0 mol/l wurde als der Querstrom B mit turbulenter Strömung aus der zweiten Düse 36 bei Raumtemperatur (25 °C) in die Mischkammer 20 ausgeblasen
Als Ergebnis dessen wurde die Temperatur der sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergebenden Flüssigkeit gemessen, die aus der Ausstoßleitung 26 ausgestoßen wurde, und das Ergebnis bestätigte, dass ein Temperaturanstieg von nur ungefähr 1 °C vorhanden war im Vergleich mit der Temperatur der wässrigen Lösung von Halogenid salz und der wässrigen Lösung von Silbernitrat, bevor sie in die Mischkammer 20 ausgeblasen wurden. Des Weiteren war die durchschnittliche Teilchengröße der ausgebildeten Silberhalogenid-Emulsionsteilchen 8,5 nm klein und wies trotz der reduzierten Strömungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A eine ausgeprägte Monodispersions-Eigenschaft auf.
(Beispiel 6)
Beispiel 6 ist ein Versuch, der mit der gleichen Strahlströmungsgeschwindigkeit des dünnschichtförmigen geradlinigen Stroms A wie derjenigen von Beispiel 5 und mit einer Konzentration der wässrigen Lösung von Halogenidsalz und wässrigen Lösung von Silbernitrat X, die genau so hoch beibehalten wurde diejenige in Beispiel 1, durchgeführt wurde.
Das heißt, als der geradlinige Strom A mit turbulenter Strömung wurde aus der ersten Düse 34 eine wässrige Lösung von Kaliumbromid von 2,2 mol/l, (die 1% Gelatine als Schutzkolloid mit einer Flüssigkeitsviskosität von 10 Cp enthielt), bei Raumtemperatur (25 °C) in die Mischkammer 20 ausgeblasen, und eine wässrige Lösung von Silbernitrat X von 2,2 mol/l wurde als der Querstrom B mit turbulenter Strömung aus der zweiten Düse 36 bei Raumtemperatur (25 °C) in die Mischkammer 20 ausgeblasen. Des Weiteren wurden unter der Annahme, dass die Position der zweiten Düse 36 des Querstroms B die Gleiche ist wie diejenige von Beispiel 2, die Abmessungen der schlitzförmigen Öffnung der ersten Düse 34 so berechnet, dass die Wirbelzähigkeit C ein Maximum erreichen würde, und auf 0,58 mm Dicke und 2,0 mm Breite eingestellt.
Als die Temperatur der sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergebenden Flüssigkeit gemessen wurde, die aus der Ausstoßleitung 26 ausgestoßen wurde, bestätigte sich, dass ein Temperaturanstieg von nur ungefähr 2 °C vorhanden war im Vergleich mit der Temperatur der wässrigen Lösung von Halogenidsalz und der wässrigen Lösung von Silbernitrat, bevor sie in die Mischkammer 20 ausgeblasen wurden. Des Weiteren war die durchschnittliche Teilchengröße der ausgebildeten Silberhalogenid-Emulsionsteilchen 8,6 nm klein und wies eine ausgeprägte Monodispersions-Eigenschaft auf.
Aus den Ergebnissen der oben beschriebenen Beispiele 4 bis 6 wurde nachgewiesen, dass die Verwendung eines parallel geformten Dünnschicht-Strahlstroms oder eines fächerförmigen Dünnschicht-Strahlstroms für den geradlinigen Strom A es ermöglicht, Silberhalogenid-Emulsionsteilchen selbst bei einer niedrigen Strahlströmungsgeschwindigkeit in ausreichend kleinen Größen auszubilden. Des Weiteren zeigt das Ergebnis von Beispiel 3, dass, auch wenn die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A niedrig ist, und eine wässrige Lösung von Halogenidsalz und eine wässrige Lösung von Silbernitrat mit hoher Konzentration verwendet werden, ausreichend kleine Silberhalogenid-Emulsionsteilchen ausgebildet werden können, indem ein parallel geformter Dünnschicht-Strahlstrom oder ein fächerförmiger Dünnschicht-Strahlstrom für den geradlinigen Strom A verwendet werden.
Die dritte Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, ist so konfiguriert, dass die andere Flüssigkeit aus der zweiten Düse als ein Querstrom ausgeblasen wird, der den geradlinigen Strom in einem im Wesentlichen rechten Winkel an einem Zwischenpunkt (intermediate point) der ersten Düse kreuzt, die den geradlinigen Strom ausbläst, und mit dem geradlinigen Strom zusammenfließt, und der von dem Querstrom mitgerissene geradlinige Strom dann in eine Mischkammer mit einem größeren Durchmesser als derjenige der ersten Düse ausgeblasen wird.
10 ist eine schematische Konzeptdarstellung einer Fertigungslinie 10 für ein lichtempfindliches Silberhalogenid-Material, das mit einer Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gemäß der dritten Ausführungsform bereitgestellt wird.
Die Fertigungslinie 10 für ein lichtempfindliches Silberhalogenid-Material besteht aus einem Kernausbildungsschritt zum Ausbilden von Kernen feiner Teilchen von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen und einem Kernwachstumsschritt, um die Kerne feiner Teilchen, die in dem Kernausbildungsschritt ausgebildet wurden, mit Silberhalogenid-Emulsionsteilchen zum Wachstum in Kontakt zu bringen und die Feinteilchen-Kerne wachsen zu lassen. Dann wird eine statische Mischvorrichtung 12, die eine Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen ist, in den Kernausbildungsschritt gesetzt, und ein Wachstumstank 16, der mit einem Heizmantel 14 versehen ist, wird in den Kernwachstumsschritt gesetzt.
In der statischen Mischvorrichtung 112 können sich eine wässrige Lösung von Silbernitrat X und eine wässrige Lösung von Halogenidsalz Y sofort mischen und miteinander reagieren, wobei eine Flüssigkeit Z, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt und Kerne feiner Teilchen von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen enthält, ausgebildet wird und sofort in den Wachstumstank 16 geleitet wird. Die Kerne feiner Teilchen, die in den Wachstumstank 16 geleitet wurden, wachsen durch Ostwald-Reifung, während sie zu Wachstumszwecken in der Lösung von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen von einem Rührer 18 gerührt werden. Es ist auch wünschenswert, die gleiche statische Mischvorrichtung wie diejenige, die im Kernausbildungsschritt zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen verwendet wurde, für das Wachstum in diesem Kernwachstumsschritt einzusetzen.
11 ist eine schematische Konzeptdarstellung der Struktur der statischen Mischvorrichtung 112.
Wie in 11 gezeigt, besteht die statische Mischvorrichtung 112 aus einer ersten Düse 134, die eine wässrige Lösung von Halogenidsalz Y als einen geradlinigen Strom A mit turbulenter Strömung ausbläst, einer zweiten Düse 136, die eine wässrige Lösung von Silbernitrat X als einen Querstrom B ausbläst, der den geradlinigen Strom A in einem im Wesentlichen rechten Winkel an einem Zwischenpunkt der ersten Düse 134 kreuzt, um mit dem geradlinigen Strom A zusammenzufließen, einem Mischer 122 mit einer Mischkammer 120, die den geradlinigen Strom A, der vom Querstrom B mitgerissen wird, ausbläst, um die wässrige Lösung des Silbernitrats X und die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y zu mischen und miteinander reagieren zu lassen, und einer Ausstoßleitung 126, welche die Flüssigkeit, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt, aus der Mischkammer 120 ausstößt. Die erste Düse 134 ist so ausgelegt, dass sie die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y ausbläst, und die zweite Düse 136 ist so ausgelegt, dass sie die wässrige Lösung des Silbernitrats X ausbläst, aber die zwei Flüssigkeiten können auch vertauscht werden. Des Weiteren kann die Ausstoßleitung 126 auch an der Seite des Mischers 122 angeschlossen sein, wenn sie sich wenigstens in der Nähe des anderen Endes des Mischers 122 befindet.
Die erste und die zweite Düse 134 und 136 werden ausgebildet, indem eine erste Öffnung 130 für den geradlinigen Strom A zusammen mit einer zweiten Öffnung 132 für den Querstrom B in einem blockförmigen Öffnungsmaterial 123 durchgebohrt wird, das mit einer Öffnung an einem Ende des Mischers 122 verbunden ist. Dann wird eine erste Leitung 124, welche die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y in die erste Öffnung 130 einbringt, mit dem Öffnungsmaterial 123 verbunden, und eine zweite Leitung 128, welche die wässrige Lösung von Silbernitrat X in die zweite Öffnung 132 einbringt, wird mit dem Öffnungsmaterial 123 verbunden.
In diesem Fall sind das Verfahren zum Durchbohren der ersten und der zweiten Öffnung 130 und 132 in dem blockförmigen Öffnungsmaterial 123, das Material des Öffnungsmaterials 123 und der für die erste Leitung 124 und die zweite Leitung 128 bereitgestellte Überdruckabschnitt die Gleichen wie diejenigen in der ersten Ausführungsform. In Bezug auf die erste Öffnung 130 kann der Öffnungsdurchmesser über die gesamte Länge der Öffnungslänge W, (siehe 13), der Gleiche sein, aber in Bezug auf die Struktur zum Verbinden der ersten Düse 134 mit der zweiten Düse 146 muss die Öffnungslänge W der ersten Öffnung 130, welche die erste Düse 134 bildet, so eingestellt werden, dass sie zum Beispiel ungefähr 5 mm lang ist. Um daher Druckverlustwiderstand der ersten Öffnung 130 zu reduzieren, ist es wünschenswert, den Öffnungsdurchmesser der ersten Öffnung 130 zum Auslass der Öffnung hin zu vergrößern. Auf diese Weise vereinfacht nicht nur das Reduzieren des Druckverlustwiderstands, sondern auch das Verbinden der zweiten Öffnung 132 an der Position, an welcher der Durchmesser erweitert ist, den Durchbohrprozess.
Dann wird die wässrige Lösung des Silbernitrats X von der zweiten Düse 136 in die Mischkammer 120 als der Querstrom B ausgeblasen, der den geradlinigen Strom A in einem im Wesentlichen rechten Winkel an einem Zwischenpunkt der ersten Düse 134 kreuzt, von der die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y als der geradlinige Strom A mit turbulenter Strömung ausgeblasen wird, und fließt mit dem geradlinigen Strom A zusammen, und dann wird der von der Querströmung B mitgerissene geradlinige Strom A in die Mischkammer 120 mit einem größeren Durchmesser als derjenige der ersten Düse 134 ausgeblasen, wobei gestattet wird, dass die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y sich mit der wässrigen Lösung des Silbernitrats X mischt und mit dieser reagiert, und die sich aus dem Misch-Reaktionsvorgang ergebende Flüssigkeit wird aus der Ausstoß leitung 126 mit einem kleineren Durchmesser als der Durchmesser der Mischkammer 120 ausgestoßen.
Eine derartige Mischreaktion ist dazu bestimmt, einen hohen Mischwirkungsgrad zu erzielen durch Zusammenführen des Querstroms B, der aus der im Wesentlichen senkrechten Richtung zu dem geradlinigen Strom A ausgeblasen wird, mit dem mitgerissenen Strom, der durch den geradlinigen Hochgeschwindigkeits-Strom A mit turbulenter Strömung mitgerissen wird, durch Ausblasen des Stroms aus der ersten Düse 134 in die Mischkammer 120 und dadurch Nutzen der großen Wirbelzähigkeit, die auftritt, wenn der geradlinige Strom A mit turbulenter Strömung mit dem Querstrom B gemischt wird, und die Mischkammer 120, die erste und zweite Düse 134 und 136 und die Ausstoßleitung 126 der statischen Mischvorrichtung 112 sind so ausgebildet, dass sie die folgende Beziehung aufweisen.
Das heißt, wie in 11 gezeigt, da Wirbelzähigkeit in der Mischkammer 120 ausgebildet werden muss, ist der zylindrische Durchmesser D₁ der Mischkammer 120 so ausgebildet, dass er größer als der Öffnungsdurchmesser D₂ der ersten Düse 134 und der Öffnungsdurchmesser D₃ der zweiten Düse 136 ist. Der Durchmesser der ersten Düse 134, die den geradlinigen Strom A in die Mischkammer 120 ausbläst, ist von besonderer Wichtigkeit, wobei das Maßverhältnis des zylindrischen Durchmessers D₁ der Mischkammer 120 zum Öffnungsdurchmesser D₂ der ersten Düse 134 vorzugsweise auf innerhalb eines Bereichs vom 1,1- bis 50-fachen und noch wünschenswerter auf innerhalb eines Bereichs vom 1,1 m bis 20-fachen eingestellt ist.
Des Weiteren ist es notwendig, die Länge L der Mischkammer 120 sicherzustellen, die erforderlich ist, um die maximale Wirbelzähigkeit C in der Mischkammer auszubilden, aber wenn die Länge L zu groß ist, verbleibt die Flüssigkeit Z, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt, wahrscheinlich in der Mischkammer 120 oder strömt zurück, was einen nachteiligen Effekt auf die Miniaturisierung von Silberhalogenid-Teilchen und eine Monodispersions-Eigenschaft verursacht. Somit beträgt die Länge L der Mischkammer 120 vorzugsweise den 2- bis 5-fachen Abstand von der ersten Düse 134 zu dem Punkt P, (siehe 12), welcher der maximalen Wirbelzähigkeit C entspricht, und noch wünschenswerter das 2- bis 3-fache.
Wenn des Weiteren eine Flüssigkeit mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit aus der ersten und der zweiten Düse 134 und 136 mit einem kleinen Durchmesser in die Mischkammer 120 mit einem größeren Durchmesser ausgeblasen wird, tritt wahrscheinlich eine Kavitation auf, und diese Kavitation verursacht, dass eine Gas-Flüssigkeit-Schnittfläche in der Mischkammer 120 ausgebildet wird, was zu einer Reduzierung des Mischwirkungsgrads führt. Um daher den Mischwirkungsgrad unter Nutzung der Wirbelzähigkeit C zu erhöhen, ist es erforderlich, das Ausbilden der Gas-Flüssigkeit-Schnittfläche in der Mischkammer 20 zu verhindern. Wie in 11 gezeigt, ist es daher notwendig, den Durchmesser D₄ der Ausstoßleitung 126 unter Verwendung der dritten Öffnung 138 so zu verengen, dass der Durchmesser D₄ kleiner als der zylindrische Durchmesser D₁ der Mischkammer 120 ist, und die Flüssigkeiten mit dem erhöhten Druck der Mischkammer 120 zu mischen. Dies eliminiert die Kavitation und verbessert den Mischwirkungsgrad weiter. Zum Minimieren der Verweilzeit in dem Abschnitt in der Ausstoßleitung 126, der nicht zum Mischen beiträgt, ist es wünschenswert, den Auslass in der Mischkammer 120 zu verengen, die Länge der Ausstoßleitung 126 mit einem kleineren Innendurchmesser als der zylindrische Durchmesser D₁ der Mischkammer 120 zu reduzieren und sie mit dem Wachstumstank 16 zu verbinden.
Wenn keine Mischkammer 120 zum Ausbilden von Wirbelzähigkeit C vorhanden ist, oder wenn die Positionsbeziehung zwischen der ersten Düse 134 und der zweiten Düse 136 nicht zweckdienlich ist, ist ein ziemlich langer Mischraum erforderlich, damit der geradlinige Strom A aus der Mischstelle herausgenommen wird, bevor er mitgerissen durch den Querstrom B, der an irgendeinem Punkt dazwischen hinzugefügt wird, gemischt oder vollkommen gemischt wird, wodurch sich das Zeitintervall zwischen dem ersten Gemischten und dem letzten Gemischten erhöht, und sich dadurch die Teilchengrößeverteilung von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen erhöht.
Des Weiteren wird die wässrige Lösung von Silbernitrat X aus der zweiten Düse 136 als der Querstrom B ausgeblasen, der den geradlinigen Strom A in einem im Wesentlichen rechten Winkel an einem Zwischenpunkt der ersten Düse 134 kreuzt, welche die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y als den geradlinigen Strom A mit turbulenter Strömung ausbläst, um sie mit einem geradlinigen Strom A zusammenfließen zu lassen. In diesem Fall muss der Querstrom B den geradlinigen Strom A nicht notwendigerweise in einem Winkel von 90 Grad kreuzen, wenn er wenigstens vorherrschend aus einer orthogonalen Geschwindigkeitsvektor-Komponente besteht. Daher ist es für die Mischreaktion unter Verwendung von Wirbelzähigkeit wichtig, den Querstrom B zum geradlinigen Strom A an einer Position auszublasen, bevor die in der Mischkammer 120 ausgebildete Wirbelzähigkeit C ein Maximum erreicht, oder einer Position, bevor die maximale Strömungsgeschwindigkeit des geradlinigen Strom A auf 1/10 reduziert wird, und die Position der Mischkammer 120, an der die Wirbelzähigkeit C ein Maximum erreicht, kann durch eine Simulation unter Verwendung des oben beschriebenen "R-Flow" erfasst werden. In diesem Fall, wie aus 12 ersichtlich ist, ist die Position, an der die Wirbelzähigkeit C ein Maximum erreicht, kein fester Punkt, sondern weist einen gewissen Bereich auf, und daher kann die Maximum-Position der Wirbelzähigkeit C auf einen Punkt P eingestellt werden, der im Wesentlichen ein Mittelpunkt der Wirbelzähigkeit C ist. Daher kann die zweite Düse 136 vor dem Punkt P positioniert werden, oder die Position der zweiten Düse 136 kann an der Seite des Mischers 122 positioniert werden, aber die zweite Düse 136 ist mit einem Zwischenpunkt der ersten Düse 134 als der ultimativen Positionsbeziehung zwischen der ersten Düse 134 und der zweiten Düse 136 verbunden. Auf diese Weise kann nicht nur die Bedingung erfüllt werden, dass der Querstrom B zum geradlinigen Strom A an einer Position ausgeblasen werden sollte, bevor die Wirbelzähigkeit C ein Maximum erreicht, sondern auch, den Querstrom B auszublasen, bevor die Strömungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A abnimmt, und um ein Auftreten einer Konzentrationsverteilung der wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y oder der wässrigen Lösung von Silbernitrat X in der Mischkammer 120 zu verhindern. Daher ist es möglich, die Misch- und Reaktionsleistung zwischen der wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y und der wässrigen Lösung von Silbernitrat X weiter zu verbessern.
Um es dem Querstrom B des Weiteren zu erleichtern, mit dem geradlinigen Strom A zusammenzufließen und von dem geradlinigen Strom A mitgerissen zu werden, ist es wünschenswert, dass die Strahlströmungsgeschwindigkeit des Querstroms B gleich der oder kleiner als die Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A ist, und insbesondere, dass das Verhältnis der Strahlströmungsgeschwindigkeit des Querstroms B zur Strahlströmungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A vorzugsweise das 0,05- bis 0,4-fache, und bevorzugter 0,1- bis 0,3-fache beträgt.
Des Weiteren kann die Strahlstromform des geradlinigen Strom A oder des Querstroms B eine fadenförmige dünne Strahlstromform sein, aber es ist wünschenswert, eine Dünnschichtform als die Strahlstromform des geradlinigen Stroms A oder des Querstroms B zu verwenden und den Dünnschicht-Querstrom B so auszublasen, dass der Querstrom B die Dünnschichtebene des geradlinigen Stroms A in einem im Wesentlichen rechten Winkel kreuzt. Dies ermöglich es, den Bereich der mitreißenden Schnittfläche, die von dem geradlinigen Strom A erzeugt wird, oder der mitgerissenen Schnittfläche, die von dem Querstrom B erzeugt wird, zu vergrößern, wodurch es dem geradlinigen Strom A gestattet wird, den Querstrom B leicht mitzureißen.
14(a) bis 14(c) stellen die Form der Öffnung dar, wenn die Strahlstromform des geradlinigen Stroms A oder des Querstroms B fadenförmig ist und die lineare zweite Öffnung 132 mit der linearen ersten Öffnung 130 an einem Zwischenpunkt in Verbindung steht. Andererseits stellen 15(a) bis 15(c) die Form der Öffnung dar, wenn die Strahlstromform des geradlinigen Stroms A oder des Querstroms B dünnschichtförmig ist und die schlitzförmige zweite Öffnung 132 mit der schlitzförmigen ersten Öffnung 130 an einem Zwischenpunkt in Verbindung steht. Jedes (a) in den Figuren ist die Öffnung vom Ende der Öffnung aus gesehen, jedes (b) ist eine Längsschnittansicht der Öffnung, und jedes (c) ist eine Querschnittansicht der Öffnung.
Die wässrige Lösung von Silbernitrat X wird aus der zweiten Düse 136 als der Querstrom B an einem Zwischenpunkt ausgeblasen, an dem die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y aus der ersten Düse 134 als der geradlinige Strom A mit turbulenter Strömung in die Mischkammer 120 ausgeblasen wird. Auf diese Weise fließt der geradlinige Strom A mit dem Querstrom B in der ersten Düse 134 zusammen, und der geradlinige Strom A wird aus der ersten Düse 134 in die Mischkammer 120 so ausgeblasen, dass der geradlinige Strom A den Querstrom B mitreißt, Wirbelzähigkeit C zwischen dem geradlinigen Strom A und dem Querstrom B in der Mischkammer 120 auftritt, und diese Wirbelzähigkeit C gestattet, dass der Misch- und Reaktionsvorgang effizient stattfindet. Die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergebende Flüssigkeit Z in der Mischkammer 120 wird aus der Ausstoßleitung 126 ausgestoßen, die eine dritte Öffnung 138 mit einem kleineren Durchmesser als der zylindrische Durchmesser der Mischkammer 120 aufweist.
Daher ist das Verfahren zum Erzeugen von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen so konfiguriert, dass der geradlinige Strom A aus der ersten Düse 134 in die Mischkammer 120 so ausgeblasen wird, dass der geradlinige Strom A den Querstrom B mitreißt, wodurch Wirbelzähigkeit C verursacht wird, welche den geradlinigen Strom A mit dem Querstrom B in der Mischkammer 120 überlappt, und daher ist es möglich, die Misch- und Reaktions-Eigenschaft im Vergleich mit einem Fall zu verbessern, in welchem gestattet wird, dass die Ströme in einer sehr engen Rohrleitung miteinander kollidieren, wie beispielsweise einer herkömmlichen T-förmigen oder Y-förmigen Rohrleitung.
Des Weiteren wird die wässrige Lösung von Silbernitrat X aus der zweiten Düse 136 in die Mischkammer 120 als der Querstrom B ausgeblasen, der den geradlinigen Strom A in einem im Wesentlichen rechten Winkel an einem Zwischenpunkt der ersten Düse 134 kreuzt, von der die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y als der geradlinige Strom A ausgeblasen wird, und mit dem geradlinigen Strom A zusammenfließt, und daher ist es möglich, den Querstrom B auszublasen, bevor die Strömungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms A sich verlangsamt, und ein Auftreten einer Konzentrationsverteilung der wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y oder der wässrigen Lösung von Silbernitrat X in der Mischkammer 120 zu verhindern. Wenn die Struktur, in der die zweite Düse 136 an einem Zwischenpunkt der ersten Düse in Verbindung gebracht wird, in dem Öffnungselement 123 ausgebildet wird, ist es möglich, die Struktur mittels Bohrdiamant (perforating diamond) auszubilden, doch können solche Verarbeitungskosten sehr teuer sein, oder es ist schwierig, die Struktur auf einen vorgegebenen Öffnungsdurchmesser auszubilden. Die Ausführungsform kann jedoch eine günstige Mischleistung im Vergleich zu dem in der ersten Ausführungsform erläuterten Fall aufrechterhalten, in welcher der geradlinige Strom A und der Querstrom B in die Mischkammer 120 ausgeblasen werden, auch wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit des Strahls von der ersten Düse 134 zur Mischkammer 120 drastisch verlangsamt. Dies eliminiert die Notwendigkeit, ein Diamant-Öffnungselement 123 auszubilden, ermöglicht es, das Öffnungselement 123 mit guter Bearbeitbarkeit und geringeren Materialkosten sowie verschiedene Materialien, die der oben beschriebenen Härtungsbehandlung unterzogen worden sind, Metall-Legierungen oder Keramik zu verwenden, und den Auswahlbereich des (Öffnungselements 123 zu erweitern.
Des Weiteren kann die Ausführungsform die Strahlströmungsgeschwindigkeiten des geradlinigen Stroms A und des Querstroms B verlangsamen und kann dadurch Erwärmung unterdrücken, die durch Flüssigkeit-Flüssigkeit-Reibung zwischen dem geradlini gen Strom A und dem Querstrom B verursacht wird, und zwar auch mit der Struktur, in welcher die zweite Düse 136 an einem Zwischenpunkt der ersten Düse 134 in Verbindung gebracht wird. Auf diese Weise entwickelt sich kaum Ostwald-Reifung.
Indem eine Dünnschichtform für den geradlinigen Strom A verwendet wird, und der dünnschichtförmige Querstrom B auf eine Weise ausgeblasen wird, dass er die Dünnschicht-Ebene des geradlinigen Stroms A in einem im Wesentlichen rechten Winkel kreuzt, kann die Ausführungsform des Weitem den Bereich der mitreißenden Schnittfläche, die von dem geradlinigen Strom A erzeugt wird, und den Bereich der mitgerissenen Schnittfläche, der von dem Querstrom B erzeugt wird, vergrößern, wodurch der geradlinige Strom A den Querstrom B exakt mitreißen kann.
(Beispiel 7)
Das auf der dritten Ausführungsform basierende Beispiel 7 ist ein Versuch, der unter Verwendung der in 11 gezeigten statischen Mischvorrichtung 112 durchgeführt wird.
Das heißt, in der statischen Mischvorrichtung 112 wird ein Öffnungselement 123 an einem Ende des Mischers 122 bereitgestellt, in dem die Mischkammer 120, die einen zylindrischen Durchmesser von 3 mm und eine Länge von 20 mm aufweist, ausgebildet ist, eine erste Öffnung 130, die eine Länge W von 5 mm und einen Durchmesser von 0,4 mm zum Erzeugen eine geradlinigen Stroms A mit turbulenter Strömung aufweist, in diesem Öffnungselement 123 durchgebohrt ist, um eine erste Düse 134 auszubilden, und eine zweite Öffnung 132, die einen Durchmesser von 0,6 mm aufweist, an einer Position in 1,5 mm Abstand vor dem Öffnungsauslass der ersten Öffnung 130 so durchgebohrt ist, dass sie mit der ersten Öffnung 130 in Verbindung steht, um eine zweite Düse 136 auszubilden. Des Weiteren ist eine Ausstoßleitung 126, die mit einer dritten Öffnung 138 versehen ist, die einen Durchmesser von 1,2 mm aufweist, gegenüber der ersten und der zweiten Düse 134 und 136 angeschlossen. Dann wurde eine wässrige Lösung von Kaliumbromid von 1,0 mol/l, (die 2% Gelatine als Schutzkolloid enthielt), aus der zweiten Düse 136 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 25 m/Sek. an einem Zwischenpunkt der ersten Düse 134 ausgeblasen, durch welche eine wässrige Lösung von Silbernitrat X von 1,0 mol/l mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 60 m/Sek. strömt.
Andererseits ist ein Vergleichsbeispiel ein Versuch, der unter Verwendung einer statischen Mischvorrichtung durchgeführt wurde, die den geradlinigen Strom A und den Querstrom B, die in 16 gezeigt sind, in die Mischkammer ausbläst.
In dem Vergleichsbeispiel ist eine erste Düse 1 mit einer Öffnung, die einen Durchmesser von 0,2 mm aufweist, an einem Ende eines Mischers 5 bereitgestellt, in dem eine Mischkammer 2, die einen zylindrischen Durchmesser von 3 mm und eine Länge von 20 mm aufweist, ausgebildet ist, wobei eine wässrige Lösung von Silbernitrat X von 1,0 mol/l aus der ersten Düse 1 in die Mischkammer 2 als ein geradliniger Strom A mit turbulenter Strömung mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 200 m/Sek. ausgeblasen wird. Eine zweite Düse 3 zum Ausblasen einer wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y, die ein Querstrom B ist, ist der an der Position der Mischkammer 2 bereitgestellt, die 10 mm vom Auslass der ersten Düse 1 beabstandet ist, wobei eine wässrige Lösung von Kaliumbromid von 1,0 mol/l, (die 2% Gelatine als Schutzkolloid enthielt), aus der zweiten Düse 3 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 25 ml/Sek. ausgeblasen wurde. Des Weiteren wurde eine Ausstoßleitung 4 mit einem Durchmesser von 1,2 mm gegenüber dem Düsenabschnitt des Mischers 5 verbunden.
Die Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die unter Verwendung der statischen Mischvorrichtungen des Beispiels und des Vergleichsbeispiels ausgebildet wurden, wurden mit flüssigem Stickstoff schockgefrostet, und ihre Teilchengrößen wurden unter Verwendung eines Elektronenmikroskops gemessen.
Als Ergebnis dessen betrug die durchschnittliche Teilchengröße der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die durch die statische Mischvorrichtung des Beispiels auf Basis der dritten Ausführungsform ausgebildet wurden, 8,2 nm und wies eine ausgeprägte Monodispersions-Eigenschaft auf. Andererseits betrug die durchschnittliche Teilchengröße der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die durch die statische Mischvorrichtung des Vergleichsbeispiels ausgebildet wurden, 8,6 nm und wies eine Monodispersions-Eigenschaft auf, die schlechter als diejenige des Beispiels war.
Des Weiteren betrug gemäß dem Beispiel die Temperatur der wässrigen Lösung von Silbernitrat X und der wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y, die in die erste Düse 134 und die zweite Düse 136 eingebracht wurden, 20 °C, die Flüssigkeitstemperatur an der Ausstoßleitung 126 betrug 22 °C, das heißt, die Temperatur erhöhte sich um 2 °C. Im Gegensatz dazu betrug gemäß dem Vergleichsbeispiel die Temperatur der wässrigen Lösung von Silbernitrat X und der wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y, die der ersten Düse 1 und der zweiten Düse 3 zugeführt wurden, 20 °C, die Flüssigkeitstemperatur an der Ausstoßleitung 4 betrug 26 °C, das heißt, die Temperatur erhöhte sich um 6 °C. Dies zeigt, dass das Beispiel Erwärmung unterdrücken kann, die durch Flüssigkeit-Flüssigkeit-Reibung verursacht wird.
Des Weiteren wurde eine Ursachenanalyse für das Beispiel und das Vergleichsbeispiel unter Verwendung der oben beschriebenen numerischen Analyse-Software R-Flow durchgeführt. Als Analyse-Elemente wurden Strahlströmungsgeschwindigkeit, Strahldruck, Wirbelzähigkeit und Mischzustand analysiert. Als das Verfahren für diese Analyse wurde ein dynamisches Bereichstrennungsverfahren zum Erstellen von Siebgröße verwendet, SIMPLE wurde als ein Analyse-Algorithmus verwendet, und ein k-ε-Verfahren wurde als ein Turbulenz-Modell verwendet.
Als Ergebnis dessen trat Wirbelzähigkeit C in der Mischkammer sowohl im Beispiel als auch im Vergleichsbeispiel auf, aber es wurde bestätigt, dass, während in der Mischkammer im Fall des Beispiels kein Wirbel auftrat, in dem Vergleichsbeispiel Wirbel aufgetreten ist.
Des Weiteren war der Mischzustand in der Mischkammer 120 in dem Fall des Beispiels, auch wenn sich die Strahlströmungsgeschwindigkeit aus der ersten Düse 134 auf etwas weniger als 1/3 von derjenigen des Vergleichsbeispiels verlangsamte, demjenigen des Vergleichsbeispiels gleichwertig.
Die vierte Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, ist so konfiguriert, dass wenigstens zwei im Wesentlichen parallele geradlinige Ströme mit turbulenter Strömung in eine Mischkammer von einem zum anderen Ende der Mischkammer ausgeblasen werden.
17 ist eine schematische Konzeptdarstellung einer Fertigungslinie 10 für ein lichtempfindliches Silberhalogenid-Material, das mit einer Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen bereitgestellt wird.
Die Fertigungslinie 10 für ein lichtempfindliches Silberhalogenid-Material besteht aus einem Kernausbildungsschritt zum Ausbilden von Kernen feiner Teilchen von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen und einem Kernwachstumsschritt, um die Kerne feiner Teilchen, die in dem Kernausbildungsschritt ausgebildet wurden, mit Silberhalogenid-Emulsionsteilchen zum Wachstum in Kontakt zu bringen und die Feinteilchen-Kerne wachsen zu lassen. Dann wird die statische Mischvorrichtung 212, welche die Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen ist, in den Kernausbildungsschritt gesetzt, und ein Wachstumstank 16, der mit einem Heizmantel 14 versehen ist, wird in den Kernwachstumsschritt gesetzt.
In der statischen Mischvorrichtung 212 können sich eine wässrige Lösung von Silbernitrat X und eine wässrige Lösung von Halogenidsalz Y sofort mischen und miteinander reagieren, wobei eine Flüssigkeit Z, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt und Kerne feiner Teilchen von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen enthält, ausgebildet wird und sofort in den Wachstumstank 16 geleitet wird. Die Kerne feiner Teilchen, die in den Wachstumstank 16 geleitet wurden, wachsen durch Ostwald-Reifung, während sie zu Wachstumszwecken in einer Lösung von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen von einem Rührer 18 gerührt werden. Es ist wünschenswert, die gleiche statische Mischvorrichtung wie diejenige, die im Kernausbildungsschritt zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen verwendet wurde, für das Wachstum in diesem Kernwachstumsschritt einzusetzen.
18 und 19 sind schematische Konzeptdarstellungen, welche die Struktur der statischen Mischvorrichtung 212 unter Verwendung einer Querschnittsansicht (18) und einer Längsschnittansicht (19) zeigen.
Wie in 18 und 19 gezeigt, ist in der statischen Mischvorrichtung 212 ein Öffnungselement 223 mit einer Öffnung an einem Ende eines Mischers 222 verbunden, in dem eine zylindrische Mischkammer 220 zum Gestatten, dass die wässrige Lösung von Silbernitrat X und die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y sich mischen und miteinander reagieren, ausgebildet ist, und eine erste Düse 234 für die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y und eine zweite Düse 236 für die wässrige Lösung von Silbernitrat X sind in dem Öffnungselement 223 ausgebildet. Dann werden die wässrige Lösung von Silbernitrat X und die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y in die Mischkammer 220 von einem Ende zum anderen der Mischkammer 220 als zwei geradlinige Ströme A₁ und A₂ mit turbulenter Strömung ausgeblasen. Des Weiteren ist eine Ausstoßleitung 226 zum Ausstoßen einer sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang in der Mischkammer 220 ergebenden Flüssigkeit Z aus der Mischkammer 220 an das andere Ende des Mischers 222 angeschlossen. Diese Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, in dem die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y aus der ersten Düse 234 ausgeblasen wird, und die wässrige Lösung von Silbernitrat X aus der zweiten Düse 236 ausgeblasen wird, aber beide Flüssigkeiten können auch vertauscht werden. Des Weiteren kann die Ausstoßleitung 226 auch an der Seite des Mischers 222 angeschlossen sein, wenn sie sich in der Nähe des anderen Endes des Mischers 222 befindet.
Die erste und die zweite Düse 234 und 236 werden durch Durchbohren der ersten Öffnung 230 zusammen mit der zweiten Öffnung 232 für zwei geradlinige Ströme A₁ und A₂ in dem blockförmigen Öffnungselement 223 ausgebildet, das an den Mischer 222 angrenzt. Dann wird eine erste Leitung 224 zum Einbringen der wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y in die erste Öffnung 230 mit dem Öffnungselement 223 verbunden, und eine zweite Leitung 228 zum Einbringen der wässrigen Lösung von Silbernitrat X in die zweite Öffnung 232 wird mit dem Öffnungselement 223 verbunden.
In diesem Fall sind das Verfahren zum Durchbohren der ersten und der zweiten Öffnung 230 und 232 in dem blockförmigen Öffnungselement 223, das Material des Öffnungselements 223 sowie die für die erste Leitung 224 und die zweite Leitung 228 bereitgestellte Überdruckvorrichtung die Gleichen wie diejenigen in der ersten Ausführungsform.
Dann werden die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y und die wässrige Lösung von Silbernitrat X aus der ersten Düse 234 und der zweiten Düse 236 von einem Ende zum anderen der Mischkammer 220 als zwei geradlinige Ströme A₁ und A₂ mit turbulenter Strömung ausgeblasen, und der wässrigen Lösung von Halogenidsalz und der wässrigen Lösung von Silbernitrat X wird gestattet, sich sofort zu mischen und miteinander zu reagieren, indem zwei Wirbelzähigkeiten C und D (siehe 20 und 21), die von diesen zwei geradlinigen Strömen A₁ und A₂ ausgebildet werden, sich überlappen, um die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergebende Flüssigkeit Z mit Silberhalogenid-Emulsionsteilchen auszubilden.
Ein solcher Misch- und Reaktionsvorgang stellt einen hohen Mischwirkungsgrad durch Überlappen der größten Teile der Wirbelzähigkeiten C und D bereit, die in der Mischkammer 220 durch die zwei geradlinigen Hochgeschwindigkeitsströme A und B mit turbulenter Strömung so ausgebildet werden, dass der Überlappungsbereich maximiert wird.
Daher werden die oben beschriebene Mischkammer 220, die erste und die zweite Düse 234 und 236 und die Ausstoßleitung 226 der statischen Mischvorrichtung 212 so ausgebildet, dass sie die folgende Beziehung aufweisen.
Das heißt, es ist notwendig, Wirbelzähigkeit in der Mischkammer 220 auszubilden, und ein zylindrischer Durchmesser D₁ der Mischkammer 220 wird so ausgebildet, dass er größer als ein Öffnungsdurchmesser D₂ der ersten Düse 234 und ein Öffnungsdurchmesser D₃ der zweiten Düse 236 ist. Insbesondere das Maßverhältnis des zylindrischen Durchmessers D₁ der Mischkammer 220 zum Öffnungsdurchmesser D₂ der ersten Düse 234 liegt vorzugsweise in einem Bereich vom 1,1- bis 50-fachen, und noch bevorzugter in einem Bereich vom 1,1- bis 20-fachen. Desgleichen liegt das Maßverhälnis des zylindrischen Durchmessers D₁ der Mischkammer 220 zum Öffnungsdurchmesser D₃ der zweiten Düse 236 vorzugsweise in einem Bereich vom 1,1- bis 50-fachen, und noch bevorzugter in einem Bereich vom 1,1- bis 20-fachen.
Des Weiteren wird bevorzugt, dass die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ nicht unmittelbar, nachdem sie in die Mischkammer 220 ausgeblasen wurden, miteinander kollidieren, und dass sich der Bereich E, in sich dem die zwei Wirbelzähigkeiten C und D überlappen, die in der Mischkammer 220 von den zwei geradlinigen Strömen A₁ und A₂ ausgebildet werden, maximiert. Dies erfordert, dass die zwei geradlinigen Ströme A₁ und A₂ im Wesentlichen parallel zueinander positioniert werden müssen. In diesem Fall muss die erste Düse 234 nicht völlig parallel zur zweiten Düse 236 sein, wie in 20 gezeigt, sondern sie sind eher, wie in 21 gezeigt, vorzugsweise insofern nichtparallel zueinander angeordnet, dass der Abstand zwischen den geradlinigen Strömen A₁ und A₂ zu ihren Enden hin abnimmt. Das Anordnen der Düsen in der nichtparallelen Anordnung kann den Bereich E sicherstellen, in dem sich die Wirbelzähigkeiten C und D zum größten Teil überlappen oder sich die zwei Viskositäten C und D vollkommen miteinander überlappen. Daher ist es notwendig, die Position zu kennen, an der die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum erreichen. Die Position, an der die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum erreichen, werden durch vorheriges Ausführen einer Simulation bestimmt, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Das heißt, es ist möglich, die Ausrichtungen der ersten Düse 234 und der zweiten Düse 236, die nichtparallel zueinander angeordnet sind, so zu korrigieren, dass sich der Bereich, in dem sich die Wirbelzähigkeiten C und D überlappen, vergrößert. In diesem Fall, wie aus 20 und 21 zu ersehen, ist die Position, an der die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum erreichen, kein fester Punkt, sondern weist einen gewissen Bereich auf, und daher ist es unter der Annahme, dass die Positionen, an denen die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum erreichen, die Punkte P₁ und P₂ sind, welche im Wesentlichen zentrale Punkte der Wirbelzähigkeiten C und D sind, möglich, die Ausrichtungen der ersten Düse 234 und der zweiten Düse 236 zu bestimmen, die nichtparallel zueinander angeordnet sind, so dass sich die Punkte P₁ und P₂ einander annähern. Des Weiteren ist ein weiteres Verfahren zum Bestimmen der Punkte P₁ und P₂ wie folgt: Gemäß der Analyse durch die oben beschriebene numerische Analyse-Software stehen die Punkte P₁ und P₂, an denen die Wirbelzähigkeiten C und D auf Grund der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ ein Maximum erreichen, mit den Strömungsgeschwindigkeiten der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ in Beziehung und entsprechen im Wesentlichen den Positionen, an denen die maximalen Strömungsgeschwindigkeiten der geradlinigen Ströme A₁ und A₂, (normalerweise die Strömungsgeschwindigkeit an der Position der ersten oder der zweiten Düse), auf 1/3 reduziert ist. Daher ist es normalerweise möglich, die Positionen zu berechnen, an denen die maximalen Strömungsgeschwindigkeiten der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ auf 1/3 reduziert sind, und die Punkte P₁ und P₂ zu bestimmen. Somit hat das Überlappen der Wirbelzähigkeiten C und D an Positionen, an denen die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum erreichen, nicht nur den Effekt, den Kontaktwirkungsgrad an der Flüssigkeit-Flüssigkeit-Schnittfläche zu vergrößern und die Misch-/Reaktions-Leistung zu verbessern, sondern auch den Effekt, Erwärmung zu unterdrücken, die durch Flüssigkeit-Flüssigkeit-Reibung verursacht wird, die durch die Kollision zwischen dem geradlinigen Strom A₁ und dem geradlinigen Strom A₂ erzeugt wird.
Des Weiteren ist es auch notwendig, die Länge L (siehe 18) der Mischkammer 220, die zum Ausbilden der maximalen Wirbelzähigkeiten C und D in der Mischkammer 220 notwendig ist, sicherzustellen, doch wenn diese zu lang ist, ist es wahrscheinlich, dass die Flüssigkeit Z, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt, in der Mischkammer 220 bleibt oder zurückströmt und eine nachteilige Wirkung auf die größenmäßige Verringerung der Silberhalogenid-Teilchen oder die Monodispersions-Eigenschaft verursacht. Daher beträgt die Länge L der Mischkammer 220 vorzugsweise den 2- bis 5-fachen Abstand von der ersten Düse 234 und der zweiten Düse 236 bis zu den Punkten P₁ und P₂, welche die Maximum-Positionen der Wirbelzähigkeiten C und D sind, und noch bevorzugter das 2- bis 3-fache.
Wenn des Weiteren Flüssigkeiten aus der ersten Düse 234 und der zweiten Düse 236 mit einem kleinen Durchmesser in die Mischkammer 220 mit einem größeren Durchmesser ausgeblasen werden, wird wahrscheinlich eine Kavitation verursacht, und diese Kavitation bildet eine Gas-Flüssigkeit-Schnittfläche aus und reduziert einen Mischwirkungsgrad. Um daher den Mischwirkungsgrad unter Verwendung der Wirbelzähigkeiten C und D zu erhöhen, ist es erforderlich, das Ausbilden irgendeiner Gas-Flüssigkeit-Schnittfläche in der Mischkammer 220 zu verhindern. Wie in 18 gezeigt, ist es daher notwendig, den Durchmesser D₄ der Ausstoßleitung 226 durch die dritte Öffnung 238 so zu verengen, dass Da kleiner als der zylindrische Durchmesser D₁ der Mischkammer 220 ist, und die Flüssigkeiten mit dem erhöhten Druck der Mischkammer 220 zu mischen. Dies kann Kavitation eliminieren, und dadurch kann der Mischwirkungsgrad weiter verbessert werden. Zum Minimieren der Verweilzeit in dem Abschnitt in der Ausstoßleitung 226, der nicht zum Mischen in der Mischkammer 220 beiträgt, ist es wünschenswert, den Auslass in der Mischkammer 220 zu verengen, die Länge der Ausstoßleitung 226 mit einem kleineren Innendurchmesser als der zylindrische Durchmesser D₁ von wenigstens der Mischkammer 220 zu reduzieren und sie mit dem Wachstumstank 16 zu verbinden.
Wenn keine Mischkammer 220 zum Ausbilden der Wirbelzähigkeiten C und D vorhanden ist, erfordert der vollständige Mischvorgang der Ströme eine ziemlich lange Mischstelle, wodurch sich der Abstand zwischen dem ersten Gemischten und dem letzten Gemischten vergrößert und die Teilchengrößeverteilung von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen erhöht wird.
Des Weiteren wird die Form des Strahlstroms, der aus der ersten Düse 234 und der zweiten Düse 236 in die Mischkammer 220 ausgestoßen wird, durch die erste und die zweite Öffnung 230 und 232 reguliert, und diese Form des Strahlstroms wirkt sich auf die Mischleistung aus. Es ist daher wünschenswert, die Öffnung zum Ausbilden von verschiedenen Formen des Strahlstroms entsprechend dem Zweck des Mischens und der Reaktion zu verwenden, wie beispielsweise fadenförmiger Strahlstrom, kegelförmiger Strahlstrom, parallel geformter Dünnschicht-Strahlstrom oder fächerförmig geformter Dünnschicht-Strahlstrom. Zum Beispiel ist es in dem Fall einer sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeit in der Größenordnung von Millisekunden notwendig, die zwei geradlinigen Ströme A₁ und A₂ und den Querstrom B so auszublasen, dass die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum innerhalb des nächstmöglichen Bereichs sofort erreichen, und die Öffnung, die einen fadenförmigen Strahlstrom ausbildet, wird bevorzugt. Wenn die Reaktionsgeschwindigkeit andererseits relativ niedrig ist, ist es wünschenswert, die zwei geradlinigen Ströme A₁ und A₂ so auszublasen, dass die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum innerhalb des weitestmöglichen Bereichs erreichen, wodurch sich der Bereich einer Flüssigkeit-Flüssigkeit-Schnittfläche vergrößert, die von den zwei geradlinigen Strömen A₁ und A₂ erzeugt wird, und in diesem Fall ist die Öffnung wünschenswert, die einen Dünnschicht-Strahlstrom ausbildet. Des Weiteren ist in dem Fall einer Reaktionsgeschwindigkeit, die zwischen der sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeit in der Größenordnung von Millisekunden und einer relativ niedrigen Reaktionsgeschwindigkeit liegt, die Öffnung wünschenswert, die einen kegelförmigen Strahlstrom ausbildet.
22(a) bis 22(c), 23(a) bis 23(c), 24(a) bis 24(c) und 25(a) bis 25(c) stellen jeweils Öffnungen zum Ausbilden eines fadenförmigen Strahlstroms, kegelförmigen Strahlstroms, parallel geformten Dünnschicht-Strahlstroms und fächerförmigen Dünnschicht-Strahlstroms dar, und jedes (a) in den Figuren zeigt die Öffnung von einem Ende der Öffnung her gesehen, jedes (b) ist eine Längsschnittansicht der Öffnung, und jedes (c) ist eine Querschnittsansicht der Öffnung.
22(a) bis 22(c) zeigen die Öffnungen zum Ausblasen von zwei fadenförmigen geradlinigen Strömen A₁ und A₂ in die Mischkammer 220, und zwei fadenförmige und dünne erste und zweite Öffnungen 230 und 232 sind in dem Öffnungselement 223 ausgebildet. 23(a) bis 23(c) zeigen Öffnungen zum Ausblasen von zwei kegelförmigen ge radlinigen Strömen A₁ und A₂ in die Mischkammer 220, und zwei trichterförmige erste und zweite Öffnungen 230 und 232 mit einem offenen Ende sind in dem Öffnungselement 223 ausgebildet. 24(a) bis 24(c) zeigen Öffnungen zum Ausblasen von zwei im Wesentlichen parallelen geradlinigen Dünnschicht-Strömen A₁ und A₂ in die Mischkammer 220, und zwei rechtwinklige schlitzförmige erste und zweite Öffnungen 230 und 232 sind in dem Öffnungselement 223 ausgebildet. In diesem Fall, wie in 24(a) bis 24(c) gezeigt, ist es wünschenswerter, die erste und die zweite Öffnung 230 und 232 so auszubilden, dass die Dünnschicht-Ebenen der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ einander zugewandt sind, weil sich dadurch der Bereich einer Flüssigkeit-Flüssigkeit-Schnittfläche vergrößert. 25(a) bis 25(c) zeigen Öffnungen zum Ausblasen von zwei fächerförmigen Dünnschicht- und im Wesentlichen parallelen geradlinigen Strömen A₁ und A₂ in die Mischkammer 220, und die erste und die zweite Öffnung 230 und 232 sind in dem Öffnungsmaterial 223 mit ihren in einer Fächerform erweiterten Enden ausgebildet.
In Bezug auf die schlitzförmige erste Öffnung 230, die in 24(a) bis 24(c) gezeigt ist, wird die Formel (1) verwendet, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben.
Dann wird ein Verfahren zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen unter Verwendung der statischen Mischvorrichtung 212 in der oben beschriebenen Konfiguration erläutert.
Die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y und die wässrige Lösung von Silbernitrat X werden aus der ersten Düse 234 und der zweiten Düse 236 als die im Wesentlichen parallelen geradlinigen Ströme A₁ und A₂ mit turbulenter Strömung in die Mischkammer 220 mit einem zylindrischen Durchmesser D₁ ausgeblasen, der größer als die Öffnungsdurchmesser D₂ und D₃ ist. Auf diese Weise, indem sich die Wirbelzähigkeit C, die durch den geradlinigen Strom A₁ erzeugt wird, und die Wirbelzähigkeit D, die durch den geradlinigen Strom A₂ erzeugt wird, so überlappen, dass der Bereich E, in dem sich die Wirbelzähigkeiten C und D überlappen, ein Maximum erreicht, wird den zwei Lösungen gestattet, sich sofort zu mischen und miteinander zu reagieren, und die Flüssigkeit Z, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt, wird aus der Ausstoßleitung 226 ausgestoßen.
Für den Misch- und Reaktionsvorgang unter Verwendung von derartigen Wirbelzähigkeiten C und D gibt es zwei Verfahren zum Verbessern der Misch- und Reaktions-Eigenschaft in der Mischkammer 220.
Das erste Verfahren ist dasjenige, bei dem die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ als fadenförmige Hochgeschwindigkeits-Ströme so ausgeblasen werden, dass die Wirbelzähigkeiten C und D innerhalb des nächstmöglichen Bereichs sofort ein Maximum erreichen. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, die erste und die zweite Öffnung 230 und 232, die den fadenförmigen Strahlstrom in 22(a) bis 22(c) ausbilden, als die erste und die zweite Öffnung 230 und 232 der ersten und der zweiten Düse 234 und 236 zu verwenden.
Vom Standpunkt des Mischvorgangs her sind die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ vorzugsweise Hochgeschwindigkeitsströme, aber um dieses Reaktionsprodukt auf eine gewünschte Teilchengröße und Größenverteilung zu steuern ist es notwendig, den Einfluss der Reibungswärme von Flüssigkeit-Flüssigkeit-Reibung zu berücksichtigen, die von den Hochgeschwindigkeitsströmen bei der Reaktion erzeugt wird. Als eine derartige Maßnahme ist es wirkungsvoll, die Temperatur der Reaktionsflüssigkeit vorher zu verringern, eine Doppelstruktur für die hinzugefügten Leitungen, den Öffnungsabschnitt, Mischkammerabschnitt und Ausstoßabschnitt zu verwenden, um diese Abschnitte zu kühlen, oder beides auszuführen. Des Weiteren, da der Hochgeschwindigkeitsstrom von einem Strahldruck bestimmt wird, der in Übereinstimmung mit der Strömungsgeschwindigkeit des Strahls und den Innendurchmessern der ersten und der zweiten Öffnung 230 und 232 hinzugefügt wird, erfordert das Erzeugen von schnelleren Strömungen, dass der Innendurchmesser der ersten und der zweiten (Öffnung 230 und 232 minimiert und der Druck auf die Flüssigkeit erhöht wird. Daher wird die Abnutzung der ersten und der zweiten Öffnung 230 und 232 um so problematischer, je schneller die Strömungen sind, doch kann dies unter Verwendung von Diamant mit ausgezeichneter Haltbarkeit usw. bewältigt werden.
Das zweite Verfahren ist dasjenige, bei dem die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ in einer Dünnschicht-Strahlstromform ausgebildet werden, um den Bereich der Flüssigkeit-Flüssigkeit-Schnittfläche zu vergrößern, die durch die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, die erste und die zweite Öffnung 230 und 232 zu verwenden, die den parallel geformten Dünnschicht-Strahlstrom oder den fächerförmigen Dünnschicht-Strahlstrom ausbilden, die in 24(a) bis 24(c) und 25(a) bis 25(c) als die erste und die zweite Öffnung 230 und 232 der ersten und der zweiten Düse 234 und 236 gezeigt sind, welche die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ ausblasen. Da dieses zweite Verfahren einen größeren Wirbelzähigkeitsbereich sicherstellen kann, lässt sich auch dann eine günstige Mischleistung erzielen, wenn die Strahlstromgeschwindigkeiten der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ kleiner als diejenigen der fadenförmigen Ströme sind. Dies verbessert die Haltbarkeitseigenschaft der ersten und der zweiten Öffnung 230 und 232, was gestattet, die Öffnung aus Metall mit guter Verarbeitbarkeit, einem Metallverarbeitungsprodukt, Keramik usw. herzustellen, und die Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeiten der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ unterdrückt die Erzeugung von Reibungswärme, wodurch ein Ausbilden feiner Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gestattet wird.
(Beispiel 8)
Beispiel 8 ist ein Versuch, der unter Verwendung der statischen Mischvorrichtung 212 durchgeführt wurde, die in 18 und 19 gezeigt ist.
Das heißt, in der statischen Mischvorrichtung 212 wird ein Öffnungselement 223 an einem Ende des Mischers 222 bereitgestellt, in dem die Mischkammer 220, die einen zylindrischen Durchmesser von 3 mm und eine Länge von 20 mm aufweist, ausgebildet ist, eine erste und eine zweite Öffnung 230 und 232 zum Ausblasen von zwei geradlinigen Strömen A₁ und A₂ mit turbulenter Strömung aufweist, die in diesem Öffnungselement 223 durchgebohrt sind, um eine erste Düse 234 und eine zweite Düse 236 auszubilden. Die Durchmesser von sowohl der ersten als auch der zweiten Düse 234 und 236 wurden auf 0,4 mm eingestellt, eine wässrige Lösung von Silbernitrat X von 1,5 mol/l wurde aus der ersten Düse 234 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 58 m/Sek. ausgeblasen, und eine wässrige Lösung von Kaliumbromid von 1,5 mol/l, (die 2% Gelatine als Schutzkolloid enthielt), wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 58 m/Sek. ausgeblasen. Des Weiteren wurde eine Ausstoßleitung 226 mit einer Ausstoßöffnung mit einem Durchmesser von 1,2 mm gegenüber dem Düsenabschnitt des Mischers 222 angeschlossen.
Andererseits ist das Vergleichsbeispiel ein Versuch, der unter Verwendung der Mischvorrichtung 5 durchgeführt wurde, die den geradlinigen Strom A und den Querstrom B, die in 16 gezeigt sind, in die Mischkammer 2 ausbläst, und der Versuch wurde unter den gleichen Bedingungen durchgeführt wie diejenigen, die in 16 erläutert wurden.
Die Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die unter Verwendung der statischen Mischvorrichtungen des Beispiels und des Vergleichsbeispiels ausgebildet wurden, wurden mit flüssigem Stickstoff schockgefrostet, und ihre Teilchengrößen wurden unter Verwendung eines Elektronenmikroskops gemessen.
Als Ergebnis dessen betrug die durchschnittliche Teilchengröße der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die durch die statische Mischvorrichtung 212 des Beispiels ausgebildet wurden, 8,6 nm und wies eine ausgeprägte Monodispersions-Eigenschaft auf. Andererseits betrug die durchschnittliche Teilchengröße der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die durch die statische Mischvorrichtung 5 des Vergleichsbeispiels ausgebildet wurden, 9,2 nm und wies eine Monodispersions-Eigenschaft auf, die relativ schlechter als diejenige des Beispiels war.
Des Weiteren betrug in dem Beispiel die Temperatur der wässrigen Lösung von Silbernitrat X und der wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y, die in die erste Düse 234 und die zweite Düse 236 eingebracht wurden, 20 °C, die Flüssigkeitstemperatur an der Ausstoßleitung 226 betrug 21,5 °C, was einen Anstieg um 1,5 °C bedeutete. Im Gegensatz dazu betrug gemäß dem Vergleichsbeispiel die Temperatur der wässrigen Lösung von Silbernitrat X und der wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y, die der ersten Düse 1 und der zweiten Düse 3 zugeführt wurden, 20 °C, die Flüssigkeitstemperatur an der Ausstoßleitung 4 betrug 26 °C, das heißt, die Temperatur erhöhte sich um 6 °C. Dies zeigt, dass das Beispiel Erwärmung unterdrücken kann, die durch Flüssigkeit-Flüssigkeit-Reibung verursacht wird.
Des Weiteren wurde eine Ursachenanalyse für das Beispiel und das Vergleichsbeispiel unter Verwendung der oben beschriebenen numerischen Analyse-Software R-Flow durchgeführt. Als die Analyse-Elemente wurden Strahlströmungsgeschwindigkeit, Strahldruck, Wirbelzähigkeit und Mischzustand analysiert. Als das Verfahren für diese Analyse wurde ein dynamisches Bereichstrennungsverfahren zum Erstellen von Sieb größe verwendet, SIMPLE wurde als ein Analyse-Algorithmus verwendet, und ein k-ε-Verfahren wurde als ein Turbulenzströmungsmodell verwendet.
Als Ergebnis dessen war der Mischzustand in der Mischkammer 220 in dem Fall des Beispiels besser als derjenige des Vergleichsbeispiels, auch wenn sich die Strömungsgeschwindigkeiten der Strahlen aus der ersten Düse 234 und der zweiten Düse 236 auf ungefähr etwas weniger als 1/3 von denjenigen des Vergleichsbeispiels verringert wurden.
Die fünfte Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, ist so konfiguriert, dass wenigstens zwei einander zugewandte geradlinige Ströme mit turbulenter Strömung in eine Mischkammer von einem zum anderen Ende der Mischkammer ausgeblasen werden.
26 ist eine schematische Konzeptdarstellung einer Fertigungslinie 10 für ein lichtempfindliches Silberhalogenid-Material, das mit einer Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen bereitgestellt wird.
Die Fertigungslinie 10 für ein lichtempfindliches Silberhalogenid-Material besteht aus einem Kernausbildungsschritt zum Ausbilden von Kernen feiner Teilchen von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen und einem Kernwachstumsschritt, um die Kerne feiner Teilchen, die in dem Kernausbildungsschritt ausgebildet wurden, mit Silberhalogenid-Emulsionsteilchen zum Wachstum in Kontakt zu bringen und die Feinteilchen-Kerne wachsen zu lassen. Dann wird die statische Mischvorrichtung 312, welche die Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen ist, in den Kernausbildungsschritt gesetzt, und ein Wachstumstank 16, der mit einem Heizmantel 14 versehen ist, wird in den Kernwachstumsschritt gesetzt.
In der statischen Mischvorrichtung 312 können sich eine wässrige Lösung von Silbernitrat X und eine wässrige Lösung von Halogenidsalz Y sofort mischen und miteinander reagieren, wobei eine Flüssigkeit Z, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt und Kerne feiner Teilchen von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen enthält, ausgebildet wird und sofort in den Wachstumstank 16 geleitet wird. Die Kerne feiner Teilchen, die in den Wachstumstank 16 geleitet wurden, wachsen durch Ostwald-Reifung, wäh rend sie zu Wachstumszwecken in einer Lösung von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen von einem Rührer 18 gerührt werden. Es ist wünschenswert, die gleiche statische Mischvorrichtung wie diejenige, die im Kernausbildungsschritt zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen verwendet wurde, für das Wachstum in diesem Kernwachstumsschritt einzusetzen.
27 ist eine schematische Konzeptdarstellung, welche die Struktur der statischen Mischvorrichtung 312 zeigt.
Wie in 27 gezeigt, ist in der statischen Mischvorrichtung 312 eine erste Leitung 324 zum Einbringen der wässrigen Lösung von Silbernitrat X in eine Mischkammer 320 mit einer Öffnung an einem Ende eines Mischers 322 verbunden, in dem die zylindrische Mischkammer 320, um zu gestatten, dass sich die wässrige Lösung von Silbernitrat X und die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y mischen und miteinander reagieren, ausgebildet ist, und eine zweite Leitung 328 zum Einbringen der wässrigen Lösung von Halogenidsalz Y in die Mischkammer 320 ist mit einer Öffnung an das andere Ende angeschlossen. Des Weiteren ist in einer Öffnung in der Mitte des Mischers 322 eine Ausstoßleitung 326 zum Ausstoßen der sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang in der Mischkammer 320 ergebenden Flüssigkeit Z aus der Mischkammer 320 angeschlossen.
An den Enden der Innenseite der ersten Leitung 324 und der zweiten Leitung 328 sind eine erste Öffnung 330 und eine zweite Öffnung 332 bereitgestellt, und auf diese Weise werden eine erste Düse 3334 und eine zweite Düse 336 zum Ausblasen von geradlinigen Strömen A₁ und A₂ mit turbulenter Strömung in der ersten Leitung 324 und der zweiten Leitung 328 ausgebildet. Diese Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, in dem die wässrige Lösung von Silbernitrat X aus der ersten Düse 324 ausgeblasen wird, und die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y aus der zweiten Düse 336 ausgeblasen wird, doch können beide Flüssigkeiten vertauscht werden.
In diesem Fall sind das Verfahren zum Durchbohren der ersten und der zweiten Öffnung 330 und 332 in dem blockförmigen Öffnungselement 323, das Material des Öffnungselements 323 sowie die für die erste Leitung 324 und die zweite Leitung 328 bereitgestellte Überdruckvorrichtung die Gleichen wie diejenigen in der ersten Ausführungsform.
Wie aus 28 und 29 hervorgeht, werden dann die wässrige Lösung von Silbernitrat X und die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y aus der ersten Düse 334 und der zweiten Düse 336 von einem Ende zum anderen der Mischkammer 320 als zwei geradlinige Ströme A₁ und A₂ mit turbulenter Strömung in die Mischkammer 320 ausgeblasen, und der wässrigen Lösung von Halogenidsalz und der wässrigen Lösung von Silbernitrat X wird gestattet, sich sofort zu mischen und miteinander zu reagieren, indem zwei Wirbelzähigkeiten C und D, die von diesen zwei geradlinigen Strömen A₁ und A₂ ausgebildet werden, sich überlappen, um die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergebende Flüssigkeit Z mit Silberhalogenid-Emulsionsteilchen auszubilden.
Ein solcher Misch- und Reaktionsvorgang stellt einen hohen Mischwirkungsgrad durch Überlappen der Wirbelzähigkeiten C und D bereit, die in der Mischkammer 320 durch die zwei einander zugewandten geradlinigen Hochgeschwindigkeitsströme A und B mit turbulenter Strömung so ausgebildet werden, dass der Überlappungsbereich E sich auf die maximal mögliche Größe vergrößert, wenn die jeweiligen Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum erreichen.
Daher werden die oben beschriebene Mischkammer 320, die erste und die zweite Düse 334 und 336 und die Ausstoßleitung 326 der statischen Mischvorrichtung 312 so ausgebildet, dass sie die folgende Beziehung aufweisen.
Das heißt, es ist notwendig, Wirbelzähigkeiten C und D in der Mischkammer 320 auszubilden, und ein zylindrischer Durchmesser D₁ der Mischkammer 320 ist so ausgebildet, dass er größer als ein Öffnungsdurchmesser D₂ der ersten Düse 334 und ein Öffnungsdurchmesser D₃ der zweiten Düse 336 ist, wie in 27 gezeigt. Insbesondere liegt das Maßverhältnis des zylindrischen Durchmessers D₁ der Mischkammer 320 zum Öffnungsdurchmesser D₂ der ersten Düse 334 vorzugsweise in einem Bereich vom 1,1- bis 50-fachen, und noch bevorzugter in einem Bereich vom 1,1- bis 20-fachen. Desgleichen liegt das Maßverhältnis des zylindrischen Durchmessers D₁ der Mischkammer 320 zum Öffnungsdurchmesser D₃ der zweiten Düse 336 liegt vorzugsweise in einem Bereich vom 1,1- bis 50-fachen, und noch bevorzugter in einem Bereich vom 1,1- bis 20-fachen.
Des Weiteren wird bevorzugt, dass die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ nicht unmittelbar, nachdem sie in die Mischkammer 320 ausgeblasen wurden, miteinander kollidieren, und es wird bevorzugt, den Bereich E zu maximieren, indem sich die zwei Wirbelzähigkeiten C und D, die in der Mischkammer 320 von den zwei geradlinigen Strömen A₁ und A₂ ausgebildet werden, überlappen. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, den Abstand L zwischen der ersten Düse 334 und der zweiten Düse 336, die einander zugewandt sind, anders ausgedrückt, die Länge der Mischkammer 320, zweckdienlich einzustellen. Somit ermöglicht es die zweckdienliche Einstellung des Abstands L zwischen der ersten Düse 334 und der zweiten Düse 336, den Bereich E zuverlässig zu vergrößern, indem sich die maximierten Wirbelzähigkeit C und D überlappen, und gestattet es auch, dass sich die zwei Wirbelzähigkeiten C und D im Wesentlichen vollständig überlappen. Daher ist es notwendig, die Position zu kennen, an der die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum erreichen. In Bezug auf die Position der Mischkammer 320, an der die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum erreichen, ist es möglich, den Abstand von der ersten Düse 334 zu der Wirbelzähigkeit C und den Abstand von der zweiten Düse 336 zu der Wirbelzähigkeit D durch vorheriges Ausführen einer Simulation zu bestimmen, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. In diesem Fall, wie aus 28 und 29 zu ersehen, ist die Position, an der die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum erreichen, kein fester Punkt, sondern weist einen gewissen Bereich auf. Daher ist es unter der Annahme, dass die Positionen, an denen die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum erreichen, die Punkte P₁ und P₂ sind, welche im Wesentlichen zentrale Punkte der Wirbelzähigkeiten C und D sind, möglich, den Abstand L zwischen der ersten Düse 334 und der zweiten Düse 336 als die Summe des Abstands von der ersten Düse zum Punkt P₁ und des Abstands von der zweiten Düse zum Punkt P₂ zu bestimmen, wenn der Punkt P₁ mit dem Punkt P₂ abgestimmt ist. Des Weiteren ist ein weiteres Verfahren zum Bestimmen der Punkte P₁ und P₂ wie folgt: Gemäß der Analyse durch die oben beschriebene numerische Analyse-Software stehen die Punkte P₁ und P₂, an denen die Wirbelzähigkeiten C und D auf Grund der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ ein Maximum erreichen, mit den Strömungsgeschwindigkeiten der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ in Beziehung und entsprechen im Wesentlichen den Positionen, an denen die maximalen Strömungsgeschwindigkeiten der geradlinigen Ströme A₁ und A₂, (normalerweise die Strömungsgeschwindigkeit an der Position der ersten oder der zweiten Düse), auf 1/10 reduziert ist. Daher ist es auch möglich, die Positionen zu berechnen, an denen die maximalen Strömungsgeschwindigkeiten der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ auf 1/10 reduziert sind, um die Punkte P₁ und P₂ zu bestimmen. Somit hat das Überlappen der Wirbelzähigkeiten C und D an Positionen, an denen die Wirbelzähigkeiten C und D ein Ma ximum erreichen, nicht nur den Effekt, den Kontaktwirkungsgrad an der Flüssigkeit-Flüssigkeit-Schnittfläche zu vergrößern und die Misch-/Reaktions-Leistung zu verbessern, sondern auch den Effekt, Erwärmung zu unterdrücken, die durch Flüssigkeit-Flüssigkeit-Reibung verursacht wird, die durch die Kollision zwischen dem geradlinigen Strom A₁ und dem geradlinigen Strom A₂ erzeugt wird.
Wenn des Weiteren eine Flüssigkeit aus der ersten Düse 334 und der zweiten Düse 336 mit einem kleinen Durchmesser in die Mischkammer 320 mit einem größeren Durchmesser ausgeblasen werden, wird wahrscheinlich Kavitation verursacht, und diese Kavitation bildet eine Gas-Flüssigkeit-Schnittfläche in der Mischkammer 320 aus und reduziert einen Mischwirkungsgrad. Um daher den Mischwirkungsgrad unter Verwendung der Wirbelzähigkeiten C und D zu erhöhen, ist es erforderlich, das Ausbilden irgendeiner Gas-Flüssigkeit-Schnittfläche in der Mischkammer 320 zu verhindern. Wie in 27 gezeigt, ist es daher notwendig, den Durchmesser D₄ der Ausstoßleitung 326 durch die dritte Öffnung 338 so zu verengen, dass er kleiner als der zylindrische Durchmesser D₁ der Mischkammer 320 ist, und die Flüssigkeiten mit dem erhöhten Druck der Mischkammer 320 zu mischen. Dies kann Kavitation eliminieren, und dadurch kann der Mischwirkungsgrad weiter verbessert werden. Kavitation kann jedoch nicht vollständig eliminiert werden, auch wenn der Druck der Mischkammer 320 durch Verengen der Ausstoßleitung 326 mittels der dritten Öffnung 338 erhöht wird, und daher ist es wichtig, eine Struktur zu verwenden, durch welche die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergebende Flüssigkeit Z leicht in die Ausstoßleitung ausgestoßen werden könnte, und kein toter Raum vorhanden sein könnte, um zu verhindern, dass sich feine Bläschen durch Kavitation sammeln, um zu großen Blasen zu wachsen. Zu diesem Zweck ist es vom Standpunkt einer Bergrößerung des Bereichs, in dem die Wirbelzähigkeit auftritt, wünschenswert, statt, wie in 28 gezeigt, die Ausstoßleitung 326 mit der Mischkammer 320 zu verbinden und den Einlass der Ausstoßleitung 326 mittels der dritten Öffnung 338 zu verengen, die Mischkammer 320, wie in 29 gezeigt, als T-förmige Rohrleitung auszulegen, eine Ausstoßleitung 320A in der Mischkammer 320 auszubilden, und die mit der dritten Öffnung 338 bereitgestellte Ausstoßleitung mit dieser Ausstoßleitung 320A zu verbinden. Zum Minimieren der Verweilzeit in dem Abschnitt in der Ausstoßleitung 326, der nicht zum Mischen beiträgt, ist es wünschenswert, die Länge der Ausstoßleitung 326 zu reduzieren und sie mit dem Wachstumstank 16 zu verbinden.
Wenn keine Mischkammer 320 zum Ausbilden der Wirbelzähigkeiten C und D vorhanden ist, erfordert der vollständige Mischvorgang der Ströme eine sehr lange Mischstelle, wodurch sich der Abstand zwischen dem ersten Gemischten und dem letzten Gemischten vergrößert und die Teilchengrößeverteilung von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen erhöht wird.
Des Weiteren werden die Formen der Strahlströme, der aus der ersten Düse 334 und der zweiten Düse 336 in die Mischkammer 320 ausgestoßen wird, durch die erste und die zweite Öffnung 330 und 332 reguliert, und diese Form des Strahlstroms wirkt sich auf die Misch-/Reaktionsleistung aus. Es ist daher wünschenswert, die erste und die zweite Öffnung 330 und 332 zum Ausbilden von verschiedenen Formen des Strahlstroms entsprechend dem Zweck des Mischens und der Reaktion zu verwenden, wie beispielsweise fadenförmiger Strahlstrom, kegelförmiger Strahlstrom, parallel geformter Dünnschicht-Strahlstrom oder fächerförmig geformter Dünnschicht-Strahlstrom. Zum Beispiel ist es in dem Fall einer sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeit in der Größenordnung von Millisekunden notwendig, die zwei geradlinigen Ströme A₁ und A₂ so auszublasen, dass die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum innerhalb des nächstmöglichen Bereichs sofort erreichen, und die erste und die zweite Öffnung 330 und 332, die fadenförmige Strahlströme ausbilden, werden bevorzugt. Wenn die Reaktionsgeschwindigkeit andererseits relativ niedrig ist, ist es wünschenswert, die zwei geradlinigen Ströme A₁ und A₂ so auszublasen, dass die Wirbelzähigkeiten C und D ein Maximum innerhalb des weitestmöglichen Bereichs erreichen, wodurch sich der Bereich einer Flüssigkeit-Flüssigkeit-Schnittfläche vergrößert, die von den geradlinigen Strömen A₁ und A₂ gebildet wird, und in diesem Fall sind die erste und die zweite Öffnung 330 und 332 wünschenswert, um die Dünnschicht-Strahlströme ausbilden. Des Weiteren sind in dem Fall einer Reaktionsgeschwindigkeit, die zwischen der sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeit in der Größenordnung von Millisekunden und einer relativ niedrigen Reaktionsgeschwindigkeit liegt, die erste und die zweite Öffnung 330 und 332 wünschenswert, um die kegelförmige Strahlströme ausbilden.
30(a) bis 30(c), 31(a) bis 31(c), 32(a) bis 32(c) und 33(a) bis 33(c) stellen jeweils die erste und die zweite Öffnung 330 und 332 zum Ausbilden eines fadenförmigen Strahlstroms, kegelförmigen Strahlstroms, parallel geformten Dünnschicht-Strahlstroms und fächerförmigen Dünnschicht-Strahlstroms dar, und jedes (a) in den Figuren zeigt die Öffnung von einem Ende der Öffnung her gesehen, jedes (b) ist eine Längsschnittansicht der Öffnung, und jedes (c) ist eine Querschnittsansicht der Öffnung.
30(a) bis 30(c) zeigen die erste oder zweite Öffnung 330, 332 zum Ausblasen eines fadenförmigen geradlinigen Stroms A₁ (A₂) in die Mischkammer 320, und die Öffnungen sind fadenförmig ausgebildet. 31(a) bis 31(c) zeigen die erste oder zweite Öffnung 330, 332 zum Ausblasen eines kegelförmigen geradlinigen Stroms A₁ (A₂) in die Mischkammer 320, und die Öffnungen sind trichterförmig ausgebildet. 32(a) bis 32(c) zeigen die erste oder zweite Öffnung 330, 332 zum Ausblasen eines geradlinigen Dünnschicht-Stroms A₁ (A₂) in die Mischkammer 320, und die Öffnungen sind schlitzförmig ausgebildet. In diesem Fall ist es wünschenswerter, die Ausrichtung der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ so auszubilden, dass die Dünnschicht-Ebenen der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ einander zugewandt sind, weil sich dadurch der Bereich einer Flüssigkeit-Flüssigkeit-Schnittfläche zwischen den geradlinigen Strömen A₁ und A₂ vergrößert. 33(a) bis 33(c) zeigen die erste oder zweite Öffnung 330, 332 zum Ausblasen eines fächerförmigen geradlinigen Dünnschicht-Stroms A₁ (A₂) in die Mischkammer 320, und die erste oder zweite Öffnung 330, 332 ist in dem Öffnungsmaterial 223 mit ihrem in einer Fächerform erweiterten Ende ausgebildet.
In Bezug auf die schlitzförmige erste Öffnung, die in 32(a) bis 32(c) gezeigt ist, wird die Formel (1) verwendet, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben.
Dann wird ein Verfahren zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen unter Verwendung der statischen Mischvorrichtung 312 in der oben beschriebenen Konfiguration erläutert.
Die wässrige Lösung von Silbernitrat X und die wässrige Lösung von Halogenidsalz Y werden aus der ersten Düse 334, die an einem Ende der Mischkammer 320 ausgebildet ist, und der zweiten Düse 336, die an dem anderen Ende ausgebildet ist, als die einander zugewandten geradlinigen Ströme A₁ und A₂ mit turbulenter Strömung in die Mischkammer 320 mit einem zylindrischen Durchmesser D₁ ausgeblasen, der größer als die Öffnungsdurchmesser D₂ und D₃ ist. Auf diese Weise, indem sich die Wirbelzähigkeit C, die durch den geradlinigen Strom A₁ verursacht wird, und die Wirbelzähigkeit D, die durch den geradlinigen Strom A₂ verursacht wird, so überlappen, dass der Bereich E, in dem sich die Wirbelzähigkeiten C und D überlappen, ein Maximum erreicht, wird den zwei Lösungen gestattet, sich sofort zu mischen und miteinander zu reagieren, und die Flüssigkeit Z, die sich aus dem Misch- und Reaktionsvorgang ergibt, wird aus der Ausstoßleitung 326 ausgestoßen.
Für den Misch- und Reaktionsvorgang unter Verwendung von derartigen Wirbelzähigkeiten C und D gibt es zwei Verfahren zum Verbessern der Misch- und Reaktions-Eigenschaft in der Mischkammer 320.
Das erste Verfahren ist dasjenige, bei dem die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ als fadenförmige Hochgeschwindigkeits-Ströme so ausgeblasen werden, dass die Wirbelzähigkeiten C und D innerhalb des nächstmöglichen Bereichs sofort ein Maximum erreichen. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, die erste und die zweite Öffnung 330 und 332, die den fadenförmigen Strahlstrom in 30(a) bis 30(c) ausbilden, als die erste und die zweite Öffnung 330 und 332 der ersten und der zweiten Düse 334 und 336 zu verwenden.
Vom Standpunkt des Mischvorgangs her sind die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ vorzugsweise Hochgeschwindigkeitsströme, aber um dieses Reaktionsprodukt auf eine gewünschte Teilchengröße und Größenverteilung zu steuern, ist es notwendig, den Einfluss der Reibungswärme von Flüssigkeit-Flüssigkeit-Reibung zu berücksichtigen, die von den Hochgeschwindigkeitsströmen bei der Reaktion erzeugt wird. Als eine derartige Maßnahme ist es wirkungsvoll, die Temperatur der Reaktionsflüssigkeit vorher zu verringern, eine Doppelstruktur für die hinzugefügten Leitungen, den Öffnungsabschnitt, Mischkammerabschnitt und Ausstoßabschnitt zu verwenden, um diese Abschnitte zu kühlen, oder beides auszuführen. Des Weiteren, da der Hochgeschwindigkeitsstrom von einem Strahldruck bestimmt wird, der in Übereinstimmung mit der Strömungsgeschwindigkeit des Strahls und den Innendurchmessern der ersten und der zweiten Öffnung 330 und 332 hinzugefügt wird, erfordert das Erzeugen von schnelleren Strömungen, dass der Innendurchmesser der ersten und der zweiten Öffnung 330 und 332 minimiert und der Druck auf die Flüssigkeit erhöht wird. Daher wird die Abnutzung der ersten und der zweiten Öffnung 330 und 332 um so problematischer, je schneller die Strömungen sind, doch kann dies unter Verwendung von Diamant mit ausgezeichneter Haltbarkeit usw. bewältigt werden.
Das zweite Verfahren ist dasjenige, bei dem die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ in einer Dünnschicht-Strahlstromform ausgebildet werden, um den Bereich der Flüssigkeit-Flüssigkeit-Schnittfläche zu vergrößern, die durch die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, die erste und die zweite Öffnung 330 und 332, die den in 32(a) bis 32(c) und 33(a) bis 33(c) gezeigten parallel geformten Dünnschicht-Strahlstrom oder den fächerförmigen Dünnschicht-Strahlstrom ausbilden, als die erste und die zweite Öffnung 330 und 332 der ersten und der zweiten Düse 334 und 336 zu verwenden, welche die geradlinigen Ströme A₁ und A₂ ausblasen. Da dieses zweite Verfahren einen größeren Wirbelzähigkeitsbereich sicherstellen kann, lässt sich auch dann eine günstige Mischleistung erzielen, wenn die Strahlstromgeschwindigkeiten der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ kleiner als diejenigen der fadenförmigen Ströme sind. Dies verbessert die Haltbarkeitseigenschaft der ersten und der zweiten Öffnung 330 und 332, was gestattet, die Öffnung aus Metall mit guter Verarbeitbarkeit, einem Metallverarbeitungsprodukt, Keramik usw. herzustellen, und die Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeiten der geradlinigen Ströme A₁ und A₂ unterdrückt die Erzeugung von Reibungswärme, wodurch ein Ausbilden feiner Silberhalogenid-Emulsionsteilchen gestattet wird.
(Beispiel 9)
Beispiel 9 ist ein Versuch, der unter Verwendung der statischen Mischvorrichtung 312 durchgeführt wurde, die in 27 gezeigt ist.
Das heißt, die statische Mischvorrichtung 312 ist mit einer ersten Düse 334 und einer zweiten Düse 336 zum Ausblasen von geradlinigen Strömen A₁ und A₂ mit turbulenter Strömung an einem Ende und an dem anderen Ende eines Mischers 322 versehen, in dem eine Mischkammer 320 mit einem zylindrischen Durchmesser von 3 mm und einer Länge von 20 mm ausgebildet ist. Sowohl die erste Düse 334 als auch die zweite Düse 336 weisen einen Öffnungsdurchmesser von 0,2 mm auf, und eine wässrige Lösung von Silbernitrat X von 1,0 mol/l wurde aus der ersten Düse 334 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 31,25 m/Sek. ausgeblasen, und eine wässrige Lösung von Kaliumbromid von 1,0 mol/l, (die 2% Gelatine als Schutzkolloid enthielt), wurde aus der zweiten Düse 336 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 31,25 m/Sek. ausgeblasen. Des Weiteren wurde eine Ausstoßleitung 226 mit einer Ausstoßöffnung mit einem Durchmesser von 1,2 mm an den mittleren Abschnitt des Mischers 322 angeschlossen.
Andererseits ist das Vergleichsbeispiel ein Versuch, der unter Verwendung der in 34 gezeigten statischen Mischvorrichtung mit T-förmiger Rohrleitung durchgeführt wurde.
In dem Vergleichsbeispiel wurden die Leitungsdurchmesser einer ersten hinzugefügten Leitung 6 und einer zweiten hinzugefügten Leitung 7 auf 1 mm eingestellt, und der Leitungsdurchmesser einer Ausstoßleitung 9 wurde auf 1,5 mm eingestellt. Dann wurde eine wässrige Lösung von Silbernitrat X von 1,0 mol/l aus der ersten hinzugefügten Leitung 6 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 5 m/Sek. ausgeblasen, und eine wässrige Lösung von Kaliumbromid von 1,0 mol/l, (die 2% Gelatine als Schutzkolloid enthielt), wurde aus der zweiten hinzugefügten Leitung 7 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 5 m/Sek. ausgeblasen, und beiden Flüssigkeiten wurde gestattet, an der Überschneidung 8 der T-förmigen Rohrleitung miteinander zu kollidieren, und sie wurden aus der Ausstoßleitung 9 ausgestoßen.
Die Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die unter Verwendung der statischen Mischvorrichtungen des Beispiels und des Vergleichsbeispiels ausgebildet wurden, wurden mit flüssigem Stickstoff schockgefrostet, und ihre Teilchengrößen wurden unter Verwendung eines Elektronenmikroskops gemessen.
Als Ergebnis dessen betrug die durchschnittliche Teilchengröße der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die durch die statische Mischvorrichtung des Beispiels ausgebildet wurden, 8,6 nm, der Variationskoeffizient betrug 21%, und sie wies eine ausgeprägte Monodispersions-Eigenschaft auf. Andererseits betrug die durchschnittliche Teilchengröße der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, die durch die statische Mischvorrichtung des Vergleichsbeispiels ausgebildet wurden, 18 nm, und der Variationskoeffizient betrug 36%, was größer als derjenige des Beispiels war.
Wie oben beschrieben, können das Verfahren und die Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen Reibungswärme reduzieren, wenn eine wässrige Lösung von Silbersalz mit einer wässrigen Lösung von Halogenidsalz gemischt wird, das Auftreten von Kavitation verhindern, das effiziente Stattfinden eines Misch- und Reaktionsvorgangs gestatten und den Mischzustand von statischem Mischen optimieren, und können dadurch Silberhalogenid-Emulsionsteilchen in kleinen Größen und mit einer hervorragenden Monodispersions-Eigenschaft ausbilden. Des Weiteren können feine Teilchen mit einer hervorragenden Monodispersions-Eigenschaft ausgebildet werden, zum Beispiel Halbleiter-Feinteilchen.
Des Weiteren kann die Ausführungsform, selbst wenn eine Strahlstromgeschwindigkeit eines geradlinigen Stroms reduziert ist, eine gute Mischleistung erzielen.

Claims

Verfahren zum Ausbilden feiner Teilchen durch Ausblasen einer Vielzahl von Typen von Lösungen (X, Y) über ihre jeweiligen Düsen (34, 36) in eine Mischkammer (20) mit einem größeren Durchmesser (D1) als den Durchmessern (D2, D3) der Düsen (34, 36), so dass sich die Lösungen (X, Y) miteinander vermischen und reagieren können, und Ausstoßen einer Flüssigkeit (Z), die durch das Vermischen und die Reaktion entsteht, über eine Ausstoßöffnung (26) mit einem kleineren Durchmesser (D4) als dem Durchmesser (D1) der Mischkammer (20), wobei einer (Y) der Vielzahl von Typen von Lösungen als ein geradliniger Strom (A) turbulenter Strömung in die Mischkammer (20) ausgeblasen wird, und an einer Position vor dem Erreichen eines Maximums von Wirbelzähigkeit (C), die entsteht, wenn der geradlinige Strom (A) über die Düse (34) in die Mischkammer (20) ausgeblasen wird, der andere (X) der Vielzahl von Typen von Lösungen als ein Querstrom (B) ausgeblasen wird, der den geradlinigen Strom (A) in einem im Wesentlichen rechten Winkel kreuzt, und die Vielzahl von Typen von Lösungen (X, Y) sich so sofort miteinander vermischen und reagieren können.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei an einer Position vor Reduzierung des geradlinigen Stroms (A) auf 1/10 oder weniger einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit der andere (X) der Vielzahl von Typen von Lösungen als der Querstrom (B) ausgeblasen wird, der den geradlinigen Strom (A) in einem im Wesentlichen rechten Winkel kreuzt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Silberhalogenid-Emulsionsteilchen ausgebildet werden, indem eine wässrige Lösung aus Silbersalz (X) und eine wässrige Lösung aus Halogenidsalz (Y) über ihre jeweiligen Düsen (34, 36) in die Mischkammer (20) ausgeblasen werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der geradlinige Strom (A) in einer Dünnschichtform ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Düsenströmungsgeschwindigkeit des Querstroms (B) genauso hoch ist wie oder niedriger als eine Strömungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms (A).
Vorrichtung zum Ausbilden von Silberhalogenid-Emulsionsteilchen, mit der Silberhalogenid-Emulsionsteilchen ausgebildet werden, indem zugelassen wird, dass sich eine wässrige Lösung aus Silbersalz (X) und eine wässrige Lösung aus Halogenidsalz (Y) über eine statische Mischvorrichtung (12) miteinander vermischen und reagieren, um Silberhalogenid-Emulsionsteilchen auszubilden, wobei die statische Mischvorrichtung (12) umfasst: einen Mischer (22) mit einer zylindrischen Mischkammer (20), die zulässt, dass sich die wässrige Lösung aus Silbersalz (X) und die wässrige Lösung aus Halogenidsalz (Y) miteinander vermischen und reagieren; eine erste Düse (34), die von der wässrigen Lösung aus Silbersalz und der wässrigen Lösung aus Halogenidsalz eine (Y) als einen geradlinigen Strom (A) turbulenter Strömung in die Mischkammer (20) ausbläst; eine zweite Düse (36), die von der wässrigen Lösung aus Silbersalz und der wässrigen Lösung aus Halogenidsalz die andere (X) als einen Querstrom (B) in die Mischkammer (20) ausbläst, der den geradlinigen Strom (A) in einem im Wesentlichen rechten Winkel kreuzt, und von der wässrigen Lösung aus Silbersalz und der wässrigen Lösung aus Halogenidsalz die andere (X) so positioniert, dass sie an einer Position vor dem Erreichen eines Maximums von Wirbelzähigkeit (C) ausgeblasen wird, die in der Mischkammer (20) durch den geradlinigen Strom (A) erzeugt wird, der über die erste Düse (34) ausgeblasen wird; und eine Ausstoßöffnung (26), die eine Flüssigkeit (Z), die durch das Mischen und die Reaktion in der Mischkammer (20) entsteht, aus der Mischkammer (20) ausstößt, wobei ein Durchmesser (D₁) der Mischkammer (20) so ausgebildet ist, dass er größer ist als der Durchmesser (D₂, D₃, D₄) der ersten Düse (34), der zweiten Düse (36) und der Ausstoßöffnung (26).
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Düse (34) so ausgebildet ist, dass sie den geradlinigen Strom (A) in einer Dünnschichtform erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die zweite Düse (36) so ausgebildet ist, dass sie den Querstrom (B) bei einer Düsenströmungsgeschwindigkeit ausbläst, die genauso hoch ist wie die oder niedriger als eine Strömungsgeschwindigkeit des geradlinigen Stroms (A), der durch die erste Düse (34) strömt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die zweite Düse (36) so konfiguriert ist, dass sie von der wässrigen Lösung aus Silbersalz und der wässrigen Lösung aus Halogenidsalz die andere (X) als den Querstrom (B) in die Mischkammer (20) ausbläst, der den geradlinigen Strom (A) in einem im Wesentlichen rechten Winkel kreuzt, und so eingerichtet ist, dass sie von der wässrigen Lösung aus Silbersalz und der wässrigen Lösung aus Halogenidsalz die andere (X) so positioniert, dass sie an einer Position vor der Verringerung des über die erste Düse (34) ausgeblasenen geradlinigen Stroms (A) auf 1/10 einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit beim Ausblasen ausgeblasen wird.