JP4022617B2 - Method and apparatus for producing pseudo spray droplets - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の粒子性状をしており、且つ、時系列変化がなく、安定な固体粒子から構成される擬似噴霧液滴の発生方法及び装置に関するものであり、噴霧液滴計測の精度と信頼性を保証する標準としての利用が可能である。
【0002】
【従来の技術】
微粒化技術の発展に欠かせないものは、噴霧液滴の計測技術である。噴霧液滴計測は精度と信頼性の点において最も難しい計測の部類に属し、最近は、種々の光学原理に基づく測定法が多く利用されている。しかし、いずれの方法も一長一短があって、異なる原理や計測法によるデータを相互に比較すると必ずしもよい一致が見られない(非特許文献1)。さらに、同じ原理に基づく計測器であっても、しばしば機種間や個体間の差が、無視できないほど大きくなる場合がある。
このような様々な方法や装置間での整合性を確保するために用いるものとして、標準の必要性が広く認識されている。その標準には、個々の粒子の大きさ、形状、あるいは屈折率など、更には、粒子群を特徴付ける粒径分布、数密度などの粒子性状が明らかなことが要求される。しかしながら、噴霧ノズル形状、微粒化エネルギーの大きさ、湿度及び温度などの環境条件などの多くの要因に、粒径分布などの粒子性状が大きく影響を受けるとともに不安定であり、さらに蒸発などに伴い時々刻々と粒子径が変化するために、液体で構成される試験用粒子は、噴霧液滴の標準としての利用が困難であった。一方、固体粒子で構成される試験用粒子は、前記粒子性状が明らかで、且つ、時系列変化がなく安定であるが、特に、一次粒子の粒径が数ミクロン以下の固体粒子では、高い凝集性を示し、複数の一次粒子が凝集して高次の凝集体を形成しているために、試験用粒子として気体中に発生分散させることが困難であった(非特許文献2)。また、レーザ回折法に限っては、ガラス基板に様々な粒子像を焼き付けた試験用試料(レチクル)を用いている例も見られるが、焼き付けた粒子像の形状、個数などに問題があるだけでなく、他の原理や計測法とのデータの比較ができない欠点を有している。
このように、噴霧液滴計測の精度と信頼性を保証できるような標準と成り得る噴霧液滴、その方法及び製造装置は未だ存在せず、早期に標準と成り得る噴霧液滴の製造方法及び製造装置が待望されている。
【0003】
【非特許文献1】
倉林編、液体の微粒化技術、アイピーシー(1995)
【非特許文献2】
Y. Kousaka, T. Horiuchi, Y. Endo and S. Aotani, Aerosol Science and Technology 21 (1994) 236-240.
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、標準として利用可能な噴霧液滴として、固体粒子で構成される擬似噴霧液滴を提供することである。また、この固体粒子を発生分散させて、固体粒子を擬似噴霧液滴として製造する方法及び製造装置を提供することにある。ここで、この擬似噴霧液滴は、標準として利用するために、かつ、固体粒子で構成されるために、個々の粒子の大きさ、形状、屈折率などの粒子性状が一定であり、なおかつ時系列変化を生じないものとする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意研究努力を重ね以下の知見を得て前記課題を解決することができることを確信した。
粒子性状が一定であり、時系列変化がない固体粒子から構成される擬似噴霧液滴を得ることができることを見出した。
そして、この擬似噴霧液滴を用いることにより、様々な計測法や装置間におけるデータの比較ができ、整合性の確保を目指す標準としての利用することができることとなった。
一般に、数ミクロン以下の固体粒子は、その材質を問わず、高い凝集性を示し、通常の環境条件下では、複数の一次粒子が凝集して高次の凝集体を形成しているために、擬似噴霧液滴として用いる事ができない。前記のような標準物質として用いる事ができる擬似噴霧液滴を得る事ができた理由は、前記の擬似噴霧液滴の製法を、新たに見出した点にある。
擬似噴霧液滴を製造するに当たっては、原料物質の固体粒子を超臨界流体中に懸濁させると、超臨界流体と接触させることによって、固体粒子に凝集力を与えている原因が除去され、或いは凝集性の程度が大幅に緩和されて固体粒子が解砕を起こすとともに、その超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出すると、状態変化に際して大きな膨張力を得ることができ、その状態変化に伴って発生する大きな膨張力を用いて擬似噴霧液滴を形成しようとする固体粒子が凝集してできた凝集体に対して、解砕を起こすことができ、急減に一次粒子化された固体粒子を、超臨界流体を気化させた気体中に噴霧液滴として発生分散することができること、そして、このようにして得られる特定材料の固体粒子では、粒子性状が一定であり、時系列変化がないこと、そして、このような特性を有するものであるから、様々な計測法や装置間におけるデータの比較ができ、整合性の確保を目指す標準としての利用することができることを見いだしたものである。
【0006】
すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1)原料物質である固体粒子を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体とし、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、その結果得られる固体粒子の粒子群からなり、粒子性状が一定であり、時系列変化がない固体粒子の粒子群からなることを特徴とする擬似噴霧液滴。
(2)前記粒子性状が、個々の粒子の大きさ、形状、屈折率などを意味するものであることを特徴とする(1)記載の擬似噴霧液滴。
(3)原料物質である固体粒子を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体とし、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、その結果得られる固体粒子の粒子群からなり、粒子性状が一定であり、時系列変化がない固体粒子の粒子群からなることを特徴とする擬似噴霧液滴の製造方法。
(4)前記粒子性状が、個々の粒子の大きさ、形状、屈折率などを意味するものであることを特徴とする(3)記載の擬似噴霧液滴の製造方法。
(5)原料物質である固体粒子を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体とし、超臨界流体を噴霧により又は噴霧後にインパクター処理を施すことにより超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、その結果得られる固体粒子の粒子群とすることを特徴とする(3)記載の擬似噴霧液滴の発生方法。
(6)擬似噴霧液滴に希釈用ガスを供給し、得られる擬似噴霧液滴濃度を制御することを特徴とする(3)から(5)いずいれか記載の擬似噴霧液滴の発生方法。
(7)原料物質である固体粒子を供給する供給手段、超臨界流体を供給する供給手段及び形成される超臨界懸濁流体を排出する排出手段を有する、固体粒子を超臨界流体中に懸濁させる超臨界懸濁流体形成槽と、超臨界懸濁流体形成槽から排出された超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出させ、気化された超臨界流体中に固体粒子が分散された状態で擬似噴霧液滴として発生分散させる手段からなることを特徴とする擬似噴霧液滴の発生装置。
(8)擬似噴霧液滴として発生分散させる手段が、噴霧ノズル又は噴霧ノズルに続いてインパクター処理手段からなることを特徴とする(7)記載の擬似噴霧液滴の発生装置。
(9)擬似噴霧液滴の発生濃度を制御するための希釈用ガス供給手段が設けられていることを特徴とする(7)又は(8)記載の擬似噴霧液滴の発生装置。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の擬似噴霧液滴は、粒子性状が一定であり、時系列変化がない固体粒子の粒子群として構成されるものである。ここで、粒子性状とは、個々の粒子の大きさ、形状、屈折率などを意味するものである。このような粒子性状は、用いる原料物質の特性及び粒子を製造する固有の方法に由来する。
原料物質には、試験用粉体及び試験用粒子(JIS Z 8901)をあげることができる。また、スチレン、メタクリル酸エステル、4フッ素化エチレン、その他のビニルモノマーから得られる重合体または共重合体、並びにエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂などの種々の重合体または共重合体の粒子などの有機物質、そして、金、白金、ロジウムなどの各種金属、炭素、珪素などの非金属、シリカ、アルミナなどのセラミックスの粒子などの無機物質、さらには、フラーレン、デンドリマー、カーボンナノチューブなどの超分子をあげることができる。これら原料物質からなる固体粒子は、適宜その大きさを調節された状態で用いられる。そして、この固体粒子を、本発明の擬似噴霧液滴の製法により処理することにより、本発明の擬似噴霧液滴として得られる固体粒子は、その性状が一定であり、時系列変化がない固体粒子として得られるものである。
【0008】
本発明の擬似噴霧液滴の製法について、図1を用いて説明する。
図1は、本発明の擬似噴霧液滴の製造装置を示す図である。
擬似噴霧液滴の製法に際し、以下に述べる装置を用いることにより、本発明の目的物質である、粒子性状が一定であり、時系列変化がない固体粒子を得ることができる。
超臨界懸濁流体形成槽1は、超臨界流体を供給する供給手段4、原料物質からなる固体粒子を供給する供給手段3及び形成される超臨界懸濁流体を排出する排出手段6を有する。
この超臨界懸濁流体形成槽1内において、原料物質からなる固体粒子の超臨界懸濁流体が形成される。
前記の原料物質からなる固体粒子は、供給手段3を経て供給される。
超臨界流体は、適宜選択して用いることができる。具体的には、二酸化炭素、二酸化窒素、エタン、プロパン、エチレン、代替フロン、水などを挙げることができる。
フィルタを介して清浄化された二酸化炭素、メタン、エチレン、代替フロンなどを臨界状態に加熱加圧し、超臨界流体として、超臨界流体供給手段4により、流量調整手段5を介して、超臨界流体懸濁形成槽1に供給される。
この超臨界懸濁流体形成槽1内には、例えば、攪拌羽根や攪拌子を用いる高速ミキサーや、超音波発生装置を設置して用いることによって攪拌混合された懸濁流体を得ることもできる。
この懸濁による超臨界流体との接触によって、擬似噴霧液滴を形成する固体粒子に凝集力を与えている原因が除去され、或いは凝集性の程度が大幅に緩和されて固体粒子に解砕を起こさせることができる。
【0009】
超臨界懸濁流体形成槽1は、その周囲に調温ジャケット2を有し、超臨界流体を超臨界状態又は亜超臨界状態に保たれるようにする。
超臨界流体は、超臨界流体とは超臨界状態の流体を意味し、また、超臨界状態とは臨界温度、臨界圧力を超えた、いわゆる超臨界状態のほか、そのような臨界温度、臨界圧力をわずかに下回るような状態であるが、状態変化が極めて短時間に起こるため、上記の超臨界流体とほぼ同様の取り扱いができるような亜臨界状態も含み、超臨界流体には亜臨界状態の亜臨界流体も含むものとする。
超臨界流体として二酸化炭素を用いる場合には、温度が30〜80℃、好ましくは、30〜50℃、圧力が40〜400atm、好ましくは100〜300atmに維持されることが必要である。
【0010】
次に、前記超臨界懸濁流体は、超臨界懸濁流体を排出する排出手段6を経て、流量調整手段7により流量を適宜調整された後、擬似噴霧液滴発生分散手段8から、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出される。この発生分散手段8から発生分散させることにより、粒子性状が一定であり、時系列変化がない固体粒子が分散された状態で構成される擬似噴霧液滴を得ることができる。
この擬似噴霧液滴発生分散手段8には、通常の液滴を生成する場合に用いられるノズルが一般的に採用される。このノズルは、細孔により形成される。孔の大きさは、噴霧する結果得られる固体粒子の大きさを考慮して、適宜決めればよい。
さらに、ノズルは、温度変化を補償できる調温機能を有する噴霧ノズルを用いることができる。調温機能は発熱ヒータなどの温度制御可能な手段を有するものである。
ノズルについては、超臨界懸濁流体を噴霧する単管により形成されるノズル、または、超臨界懸濁流体の他に、得られる擬似噴霧液滴の濃度を調節する必要がある場合には、必要に応じて希釈用ガスを供給することができる2重管により形成される2流体ノズルを用いることができる。希釈ガスには、清浄空気、二酸化炭素などが適宜選択され、用いられる。
【0011】
この放出により、超臨界流体中に懸濁した固体粒子は、粒子間の間隙などに入り込んだ超臨界流体が急激に体積膨張することにより、凝集体の解砕や一次粒子化が起こり、超臨界流体の気化気体中に粒子性状が一定であり、時系列変化がない固体粒子を擬似噴霧液滴として発生分散することができる。
また、インパクター処理は、噴霧ノズルから出た固体粒子を含む流体を平板にぶつけ、流れの方向を曲げることによって、十分な慣性を有する解砕や一次粒子化せずに残った凝集体を取り除くものであり、その結果、擬似噴霧液滴の良好な発生分散ができる。
インパクター処理手段とは、ノズルから噴霧される固体粒子を含む流体を平板にぶつけることができるようにした装置を言う。
【0012】
前記の処理を前記の装置を用いて行うことにより、原料物質からなる固体粒子を、超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で擬似噴霧液滴として発生分散させた本発明の擬似噴霧液滴を製造することができる。また、原料物質として用いる固体粒子及びその固体粒子の超臨界流体への懸濁量によって、本発明の目的物質である、粒子性状が一定であり、時系列変化がない固体粒子からなる粒子群の粒径分布及び数密度などの性状は、制御が可能である。さらに、擬似噴霧液滴として発生分散して得られる固体粒子は、一次粒子の状態のもので構成される粒子群である。
【0013】
【実施例】
以下に実施例により、より詳細に本発明の内容について説明する。
実施例1
超臨界懸濁流体形成槽1に固体粒子供給手段3から10mgの一次粒子が約10μmの平均粒径を有するガラス粒子を投入し、超臨界流体供給手段4から温度が40℃、圧力が100atmの超臨界二酸化炭素を流入して懸濁させた。供給時点のガラス粒子は、数十から数百μmの大きさの高次の凝集体である。
この懸濁液を超臨界懸濁流体排出手段6から流量調整手段7を介して、0.13mmの相当オリフィス径を有する噴霧ノズルで構成される擬似噴霧液滴発生分散手段8から放出し、擬似噴霧液滴を発生分散させた。光散乱式粒子計数器により、数十から数百μmの大きさの高次の凝集体であったガラス粒子は、約10μmの平均粒径を有した高濃度の一次粒子にまで分散した擬似噴霧液滴として発生したことを確認した。さらに、擬似噴霧液滴として発生分散したガラス粒子をスライドガラス上に沈着させ、光学顕微鏡により観察し、一次粒子にまで分散したことを確認した。図2(a)には、光学顕微鏡により観察した供給時点のガラス粒子の凝集体の様子を、図2(b)には、本実施例により発生分散されたガラス粒子の様子を示す。
【0014】
実施例2
実施例1と同様にして、超臨界懸濁流体形成槽1に固体粒子供給手段3から10mgの一次粒子が約1μmの平均粒径を有するポリメチルメタクリレート粒子を投入し、超臨界流体供給手段4から、温度が40℃、圧力が100atmの超臨界二酸化炭素を流入して懸濁させた。供給時点のポリメチルメタクリレート粒子は、数十から数百μmの大きさの高次の凝集体である。
この懸濁液を超臨界懸濁流体排出手段6から流量調整手段7を介して、0.13mmの相当オリフィス径を有する噴霧ノズルで構成される擬似噴霧液滴発生分散手段8から放出し、擬似噴霧液滴を発生分散させた。光散乱式粒子計数器により、数十から数百μmの大きさの高次の凝集体であったポリメチルメタクリレート粒子は、約1μmの平均粒径を有した高濃度の一次粒子にまで分散した擬似噴霧液滴として発生したことを確認した。さらに、擬似噴霧液滴として発生分散したポリメチルメタクリレート粒子をスライドガラス上に沈着させ、光学顕微鏡により観察し、一次粒子にまで分散したことを確認した。図3(a)には、光学顕微鏡により観察した供給時点のポリメチルメタクリレート粒子の凝集体の様子を、図3(b)には、本実施例により発生分散されたポリメチルメタクリレート粒子の様子を示す。
【0015】
【発明の効果】
本発明によれば、個々の粒子の大きさ、形状、屈折率などの粒子性状が一定であり、時系列変化がなく安定な固体粒子から構成される擬似噴霧液滴を得ることができる。また、この擬似噴霧液滴得るための製造方法及び製造装置が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 擬似噴霧液滴発生装置の概略図
【図2】 光学顕微鏡により観察したガラス粒子の様子
(a)供給時点の凝集体
(b)発生分散後の一次粒子
【図3】 光学顕微鏡により観察したポリメチルメタクリレート粒子の様子
(a)供給時点の凝集体
(b)発生分散後の一次粒子
【符号の説明】
1 超臨界懸濁流体形成槽
2 調温ジャケット
3 原料物質の固体粒子供給手段
4 超臨界流体供給手段
5 流量調整手段
6 超臨界懸濁流体排出手段
7 流量調整手段
8 擬似噴霧液滴発生分散手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for generating pseudo-spray droplets that have specific particle properties and that do not change in time series and are composed of stable solid particles. It can be used as a standard that guarantees reliability.
[0002]
[Prior art]
What is indispensable for the development of atomization technology is spray droplet measurement technology. Spray droplet measurement belongs to the most difficult measurement category in terms of accuracy and reliability, and recently, measurement methods based on various optical principles are widely used. However, each method has advantages and disadvantages, and when data obtained by different principles and measurement methods are compared with each other, a good agreement is not always found (Non-Patent Document 1). Furthermore, even for measuring instruments based on the same principle, the difference between models and individuals often becomes so large that it cannot be ignored.
The necessity of a standard is widely recognized as one used to ensure consistency between such various methods and apparatuses. The standard requires that the particle properties such as the size, shape, or refractive index of individual particles, as well as the particle size distribution and number density that characterize the group of particles are clear. However, particle properties such as particle size distribution are greatly affected and unstable due to many factors such as spray nozzle shape, size of atomization energy, environmental conditions such as humidity and temperature, etc. Since the particle diameter changes from moment to moment, the test particles composed of a liquid are difficult to use as a standard for spray droplets. On the other hand, the test particles composed of solid particles have a clear particle property and are stable with no time-series change. However, the solid particles having a primary particle size of several microns or less are highly agglomerated. Since a plurality of primary particles aggregated to form higher-order aggregates, it was difficult to generate and disperse them in the gas as test particles (Non-patent Document 2). In addition to the laser diffraction method, there are examples of using test samples (reticles) on which various particle images are baked on a glass substrate, but there are only problems with the shape and number of the baked particle images. In addition, there is a drawback that data cannot be compared with other principles and measurement methods.
Thus, the spray droplet measuring accuracy and become a standard, such as the reliability can be guaranteed to give Ru injection Kiriekishizuku, the method and the manufacturing apparatus is not yet there, resulting Ru injection Kiriekishizuku become the early standard A manufacturing method and a manufacturing apparatus are desired.
[0003]
[Non-Patent Document 1]
Kurabayashi, Liquid atomization technology, IPC (1995)
[Non-Patent Document 2]
Y. Kousaka, T. Horiuchi, Y. Endo and S. Aotani, Aerosol Science and Technology 21 (1994) 236-240.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide, as a spray droplets available as standard, Ru der to provide a pseudo-atomized droplets composed of solid particles. Also, the solid particles by generating distributed, certain solid particles to provide a method and apparatus for producing a pseudo atomized droplets. Here, since the pseudo spray droplet is used as a standard and is composed of solid particles, the particle properties such as the size, shape, and refractive index of each particle are constant, and sometimes It is assumed that no series change occurs.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have made intensive research efforts to solve the above problems and have obtained the following knowledge and have convinced that the above problems can be solved.
It has been found that pseudo-spray droplets composed of solid particles having a constant particle property and no time-series change can be obtained.
By using the pseudo spray droplets, data can be compared between various measurement methods and apparatuses, and can be used as a standard for ensuring consistency.
In general, solid particles of several microns or less exhibit high agglomeration regardless of the material, and under normal environmental conditions, a plurality of primary particles aggregate to form higher-order aggregates. It cannot be used as a pseudo spray droplet. The reason why a pseudo spray droplet that can be used as the standard material as described above can be obtained is that the method for producing the pseudo spray droplet was newly found.
In producing the pseudo spray droplets, when the solid particles of the raw material are suspended in the supercritical fluid, the cause of the cohesion of the solid particles is removed by contacting with the supercritical fluid, or The degree of cohesion is greatly relaxed, causing solid particles to disintegrate, and when the supercritical suspension fluid is released under environmental conditions that vaporize the supercritical fluid, a large expansion force can be obtained when the state changes. It is possible to crush the agglomerates formed by agglomeration of solid particles that are to form pseudo spray droplets using the large expansion force generated with the change of the state, and it is primary to sudden decrease It is possible to generate and disperse the atomized solid particles as spray droplets in a gas obtained by vaporizing a supercritical fluid, and the solid particles of the specific material thus obtained have a constant particle property. Because there is no time-series change, and because it has such characteristics, it can be used as a standard for ensuring consistency by comparing data between various measurement methods and devices. It was something that was found.
[0006]
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.
(1) A solid particle, which is a raw material, is suspended in a supercritical fluid to form a supercritical suspended fluid, which is discharged under environmental conditions that vaporize the supercritical fluid, and the resulting solid particles It consists group, a constant particle properties, pseudo atomized droplets, characterized in that it consists of particles of time series change no solid particles.
(2) The pseudo spray droplet according to (1), wherein the particle property means the size, shape, refractive index, etc. of each particle.
(3) A solid particle, which is a raw material substance, is suspended in a supercritical fluid to form a supercritical suspended fluid, which is discharged under environmental conditions that vaporize the supercritical fluid, and the resulting solid particles A method for producing pseudo-spray droplets, characterized in that the method comprises a group of solid particles having a constant particle property and no time-series change.
(4) The method for producing pseudo spray droplets according to (3), wherein the particle property means the size, shape, refractive index, etc. of each particle.
(5) A supercritical suspension fluid is formed by suspending solid particles as a raw material in a supercritical fluid, and the supercritical fluid is vaporized by performing an impactor treatment by spraying or after spraying. (3) The method for generating pseudo spray droplets according to (3), characterized in that the particles are discharged under an environmental condition to be obtained, and the resulting particles are a group of solid particles .
(6) A method for generating a pseudo spray droplet according to any one of (3) to (5), wherein a dilution gas is supplied to the pseudo spray droplet and the resulting pseudo spray droplet concentration is controlled. .
(7) The solid particles are suspended in the supercritical fluid, having supply means for supplying the solid particles as the raw material, supply means for supplying the supercritical fluid, and discharge means for discharging the formed supercritical suspension fluid. The supercritical suspension fluid forming tank and the supercritical suspension fluid discharged from the supercritical suspension fluid forming tank are discharged under environmental conditions that vaporize the supercritical fluid, and the solidified in the vaporized supercritical fluid. An apparatus for generating pseudo spray droplets, comprising means for generating and dispersing pseudo spray droplets in a state where particles are dispersed.
(8) The pseudo-spray droplet generator according to (7), wherein the means for generating and dispersing the pseudo-spray droplets comprises an atomizer or an impactor processing unit following the spray nozzle.
(9) The pseudo spray droplet generator according to (7) or (8), wherein a dilution gas supply means for controlling the generation concentration of the pseudo spray droplet is provided.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The pseudo spray droplet of the present invention is configured as a particle group of solid particles having a constant particle property and no time-series change. Here, the particle property means the size, shape, refractive index and the like of each particle. Such particle properties are derived from the properties of the raw materials used and the unique method of producing the particles.
Examples of the raw material include test powder and test particles (JIS Z 8901). In addition, polymers or copolymers obtained from styrene, methacrylic acid esters, tetrafluorinated ethylene, and other vinyl monomers, as well as various polymers or copolymers such as epoxy resins, phenol resins, melanin resins, polyamide resins, and silicone resins. Organic materials such as polymer particles, various metals such as gold, platinum, rhodium, nonmetals such as carbon and silicon, ceramic materials such as silica and alumina, and fullerenes, dendrimers and carbon Supramolecules such as nanotubes can be mentioned. The solid particles made of these raw materials are used in a state where the size is appropriately adjusted. The solid particles obtained as the pseudo spray droplets of the present invention by processing the solid particles by the method of producing the pseudo spray droplets of the present invention have the same properties and no time-series change. It is obtained as
[0008]
The method for producing the pseudo spray droplet of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a pseudo spray droplet manufacturing apparatus according to the present invention.
In the production method of the pseudo spray droplets, by using the apparatus described below, it is possible to obtain solid particles having a constant particle property and no time-series change, which is the target substance of the present invention.
The supercritical suspension fluid forming tank 1 has a supply means 4 for supplying a supercritical fluid, a supply means 3 for supplying solid particles made of a raw material, and a discharge means 6 for discharging the formed supercritical suspension fluid.
In this supercritical suspension fluid forming tank 1, a supercritical suspension fluid of solid particles made of a raw material is formed.
The solid particles made of the raw material are supplied through the supply means 3.
The supercritical fluid can be appropriately selected and used. Specific examples include carbon dioxide, nitrogen dioxide, ethane, propane, ethylene, chlorofluorocarbon alternative, and water.
Carbon dioxide, methane, ethylene, chlorofluorocarbons, etc., cleaned through a filter are heated and pressurized to a critical state, and are used as supercritical fluid by supercritical fluid supply means 4 via flow rate adjustment means 5 and supercritical fluid. It is supplied to the suspension formation tank 1.
In this supercritical suspension fluid forming tank 1, for example, a high-speed mixer using a stirring blade or a stirrer or an ultrasonic generator can be installed and used to obtain a suspension fluid that is stirred and mixed.
The contact with the supercritical fluid due to this suspension removes the cause of the cohesive strength of the solid particles forming the pseudo spray droplets, or the degree of cohesion is greatly relaxed and the solid particles are crushed. Can be awakened.
[0009]
The supercritical suspended fluid forming tank 1 has a temperature control jacket 2 around it, and keeps the supercritical fluid in a supercritical state or a subsupercritical state.
A supercritical fluid means a fluid in a supercritical state. The supercritical state is a so-called supercritical state exceeding the critical temperature and critical pressure, as well as such a critical temperature and critical pressure. However, since the state change occurs in a very short time, it includes a subcritical state that can be handled in the same manner as the above supercritical fluid. Including subcritical fluids.
When carbon dioxide is used as the supercritical fluid, it is necessary to maintain the temperature at 30 to 80 ° C., preferably 30 to 50 ° C., and the pressure at 40 to 400 atm, preferably 100 to 300 atm.
[0010]
Next, the supercritical suspension fluid passes through the discharge means 6 for discharging the supercritical suspension fluid, and the flow rate is appropriately adjusted by the flow rate adjustment means 7, and then the supercritical suspension fluid is generated from the pseudo spray droplet generation / dispersion means 8. Released under environmental conditions that vaporize the fluid. By generating and dispersing from the generating and dispersing means 8, it is possible to obtain pseudo spray droplets configured in a state where solid particles having a constant particle property and no time-series change are dispersed.
The pseudo spray droplet generation / dispersion means 8 generally employs a nozzle that is used when generating normal droplets. This nozzle is formed by pores. The size of the pores may be appropriately determined in consideration of the size of the solid particles obtained as a result of spraying.
Furthermore, the spray nozzle which has a temperature control function which can compensate a temperature change can be used for a nozzle. The temperature adjustment function has a temperature control means such as a heater.
As for the nozzle, it is necessary if the nozzle formed by a single tube that sprays the supercritical suspension fluid or the concentration of the pseudo spray droplets to be obtained in addition to the supercritical suspension fluid needs to be adjusted. Accordingly, a two-fluid nozzle formed by a double pipe that can supply a dilution gas can be used. As the dilution gas, clean air, carbon dioxide or the like is appropriately selected and used.
[0011]
As a result of this release, solid particles suspended in the supercritical fluid undergo a rapid volume expansion of the supercritical fluid that has entered the gaps between the particles, causing the aggregates to be crushed and primary particles to be generated. Solid particles having a constant particle property and no time-series change in the vaporized gas of the fluid can be generated and dispersed as pseudo spray droplets.
In the impactor treatment, the fluid containing solid particles from the spray nozzle is struck against the flat plate and the flow direction is bent to remove the remaining aggregates without breaking and primary particles with sufficient inertia. As a result, good generation and dispersion of pseudo spray droplets can be achieved.
The impactor processing means refers to an apparatus capable of hitting a flat plate with fluid containing solid particles sprayed from a nozzle.
[0012]
By performing the above-described treatment using the above-described apparatus, a supercritical suspension fluid formed by suspending solid particles made of a raw material in a supercritical fluid is vaporized into a supercritical fluid. The pseudo spray droplets of the present invention can be produced by being generated and dispersed as pseudo spray droplets in a gas obtained by discharging the supercritical fluid from the supercritical suspension fluid. Further, depending on the solid particles used as a raw material and the amount of suspension of the solid particles in the supercritical fluid, the target substance of the present invention is a particle group consisting of solid particles having a constant particle property and no time-series change. Properties such as particle size distribution and number density can be controlled. Furthermore, the solid particles obtained by generating and dispersing as pseudo spray droplets are a group of particles composed of primary particles.
[0013]
【Example】
The contents of the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Example 1
The supercritical fluid supply tank 1 is charged with glass particles having an average particle size of about 10 μm from the solid particle supply means 3 from the solid particle supply means 3, and the supercritical fluid supply means 4 has a temperature of 40 ° C. and a pressure of 100 atm. Supercritical carbon dioxide was introduced and suspended. The glass particles at the time of supply are high-order aggregates having a size of several tens to several hundreds μm.
The suspension is discharged from the supercritical suspension fluid discharging means 6 through the flow rate adjusting means 7 from the pseudo spray droplet generating / dispersing means 8 constituted by a spray nozzle having an equivalent orifice diameter of 0.13 mm. Spray droplets were generated and dispersed. By a light scattering type particle counter, the glass particles, which are high-order aggregates having a size of several tens to several hundreds μm, are dispersed into high-concentration primary particles having an average particle diameter of about 10 μm. It was confirmed that it was generated as a droplet. Furthermore, the glass particles generated and dispersed as pseudo spray droplets were deposited on a slide glass and observed with an optical microscope to confirm that they were dispersed to primary particles. FIG. 2 (a) shows the state of the aggregate of glass particles observed at the time of supply observed with an optical microscope, and FIG. 2 (b) shows the state of the glass particles generated and dispersed by this example.
[0014]
Example 2
In the same manner as in Example 1, 10 mg of primary particles of polymethyl methacrylate particles having an average particle diameter of about 1 μm are charged from the solid particle supply unit 3 into the supercritical suspension fluid forming tank 1, and the supercritical fluid supply unit 4 is added. Then, supercritical carbon dioxide having a temperature of 40 ° C. and a pressure of 100 atm was introduced and suspended. The polymethylmethacrylate particles at the time of supply are higher-order aggregates having a size of several tens to several hundreds μm.
The suspension is discharged from the supercritical suspension fluid discharging means 6 through the flow rate adjusting means 7 from the pseudo spray droplet generating / dispersing means 8 constituted by a spray nozzle having an equivalent orifice diameter of 0.13 mm. Spray droplets were generated and dispersed. The polymethyl methacrylate particles, which were high-order aggregates having a size of several tens to several hundreds of μm, were dispersed into high-concentration primary particles having an average particle diameter of about 1 μm by a light scattering type particle counter. It was confirmed that it was generated as a pseudo spray droplet. Furthermore, polymethylmethacrylate particles generated and dispersed as pseudo spray droplets were deposited on a slide glass and observed with an optical microscope to confirm that they were dispersed to primary particles. FIG. 3A shows the state of aggregates of polymethyl methacrylate particles observed at the time of supply observed with an optical microscope, and FIG. 3B shows the state of polymethyl methacrylate particles generated and dispersed in this example. Show.
[0015]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain pseudo spray droplets composed of stable solid particles that have constant particle properties such as the size, shape, and refractive index of each particle and do not change over time. Moreover, the manufacturing method and manufacturing apparatus for obtaining this pseudo spray droplet are obtained.
[Brief description of the drawings]
[Fig. 1] Schematic diagram of pseudo spray droplet generator [Fig. 2] State of glass particles observed with optical microscope (a) Aggregates at the time of supply (b) Primary particles after generation and dispersion [Fig. 3] With optical microscope Observation of polymethylmethacrylate particles (a) Aggregates at the time of supply (b) Primary particles after generation and dispersion
1 Supercritical suspension fluid formation tank
2 Temperature control jacket
3 Means for supplying raw material solid particles
4 Supercritical fluid supply means
5 Flow rate adjustment means
6 Supercritical suspension fluid discharge means
7 Flow rate adjustment means
8 Simulated spray droplet generation and dispersion means

Claims (6)

原料物質である固体粒子を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体として、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、その結果得られる固体粒子の粒子群とすることを特徴とする擬似噴霧液滴の製造方法。The solid particles as a raw material substance and a supercritical suspension fluid is formed by suspended in a supercritical fluid, and released into the environment under conditions to vaporize the supercritical fluid, the particles of the resulting solid particles A method for producing pseudo-spray droplets. 原料物質である固体粒子を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体として、超臨界流体を噴霧により又は噴霧後にインパクター処理を施すことにより超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、その結果得られる固体粒子の粒子群とすることを特徴とする擬似噴霧液滴の製造方法The solid particles as a raw material substance and a supercritical suspension fluid is formed by suspended in a supercritical fluid environment to vaporize the supercritical fluid by performing impactor processing or after spraying by spraying the supercritical fluid released under the conditions, method of manufacturing the pseudo atomized droplets you, characterized in that the particles of the resulting solid particles. 擬似噴霧液滴に希釈用ガスを供給し、得られる擬似噴霧液滴濃度を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の擬似噴霧液滴の製造方法The method for producing pseudo spray droplets according to claim 1 or 2 , wherein a dilution gas is supplied to the pseudo spray droplets, and the resulting pseudo spray droplet concentration is controlled. 原料物質である固体粒子を供給する供給手段、超臨界流体を供給する供給手段及び形成される超臨界懸濁流体を排出する排出手段を有する、固体粒子を超臨界流体中に懸濁させる超臨界懸濁流体形成槽と、超臨界懸濁流体形成槽から排出された超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出させ、気化された超臨界流体中に固体粒子が分散された状態で擬似噴霧液滴として発生分散させる手段からなることを特徴とする擬似噴霧液滴の製造装置A supercritical material for suspending solid particles in a supercritical fluid, comprising a supply means for supplying solid particles as a raw material, a supply means for supplying a supercritical fluid, and a discharge means for discharging the formed supercritical suspension fluid The suspension fluid formation tank and the supercritical suspension fluid discharged from the supercritical suspension fluid formation tank are released under environmental conditions that vaporize the supercritical fluid, and solid particles are dispersed in the vaporized supercritical fluid. An apparatus for producing pseudo spray droplets, characterized in that it comprises means for generating and dispersing pseudo spray droplets in a state of being applied. 擬似噴霧液滴として発生分散させる手段が、噴霧ノズル又は噴霧ノズルに続いてインパクター処理手段からなることを特徴とする請求項4に記載の擬似噴霧液滴の製造装置5. The apparatus for producing pseudo spray droplets according to claim 4, wherein the means for generating and dispersing the pseudo spray droplets comprises a spray nozzle or an impactor processing means following the spray nozzle. 擬似噴霧液滴の発生濃度を制御するための希釈用ガス供給手段が設けられていることを特徴とする請求項4又は5に記載の擬似噴霧液滴の製造装置6. The apparatus for producing pseudo spray droplets according to claim 4, further comprising a dilution gas supply means for controlling the generation concentration of the pseudo spray droplets.
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