TW593972B - A kind of on-line measuring equipment for particle size analysis by centrifugal sedimentation - Google Patents

Description

593972 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種粉粒徑量測裝置，特別是指一種 可即時測知粒徑大小的離心沉降式之粉粒體粒徑線上量測 5 分析裝置。 【先前技術】 一般奈米級尺寸產品所需的材料，如薄膜型液晶顯示 器所需的彩色光阻、印表機所需的喷墨、被動元件…等， 主要是利用濕式研磨設備研磨及分散樣本，以獲得超微細 10 的粉粒體。 惟，該粉粒體究竟要研磨到多小的尺寸才符合標準， 必須透過粒徑分析儀，進行粉粒體的粒徑分析，才能測知 。目前市面上有應用動態雷射散射法的線上即時粒徑分析 儀，及應用離心沉降法的粒徑分析儀，該等粒徑分析儀雖 15 然都可以達到測量粒徑大小的目的，卻在實際使用時仍存 有以下缺失而亟待解決： 1 · 一般而言，該動態雷射散射法的線上即時粒徑分析 儀在價格上相當昂貴，成本約百萬台幣，因此，成本相當 高，且在目前只適用檢測乾式的粉粒體，所以，並不能適 20 用濕式研磨設備。 2.再者，該離心沉降法的粒徑分析儀雖然在價格上較 為便宜，且適用濕式的粉粒體，但是，目前業界並不能整 合濕式研磨設備與離心沉降法的粒徑分析儀，因此，必須 另外取樣後，再製備樣本進行檢測的工作，而製備樣本的 5 過程中，會因為取樣、稀釋、滴定、粉塵污染等人為與環 境的因素造成誤差，且不能即時反應研磨時粉粒體的粒徑 ，所以，無法決定濕式研磨設備最佳的製程時間點，較不 符合經濟效益。 5 【發明内容】 因此，本發明之目的，即在提供一種能即時測知液體 内粉粒體粒徑大小的離心沉降式之粉粒體粒徑線上量測分 析裝置。 於是，本發明的離心沉降式之粉粒體粒徑線上量測分 10 析裝置包含：一離心沉降單元、一傳輸管路單元、一光收 發單元及一控制單元。該離心沉降單元是可環繞一軸線高 速迴轉運動，使液體中的粉粒體沉降及與樣本分離。該傳 輸管路單元是與該離心沉降單元及一濕式研磨設備形成循 環迴路，使該濕式研磨設備内的樣本可定時定量注入該離 15 心沉降單元，再回流至該濕式研磨設備内。該光收發單元 具有相對設置在該離心沉降單元兩側的一光發射器及一光 接收器，該光發射器可朝該離心沉降單元發射光源，使光 源受阻於樣本而無法完全穿透，該光接收器則接收穿透樣 本後的光源，直接測知粉粒體的沉降高度。該控制單元是 20 與離心沉降單元、傳輸管路單元及光收發單元電性連結， 可輸入該等單元的參數設定，及依據沉降高度分析粉粒體 的粒徑，並輸出粒徑分析的資料。 本發明的功效是成本較低、且能即時檢測粉粒體的粒 徑大小。 6 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之二較佳實施例的詳細說明中，將可清 楚的明白。 5 參閱圖1、圖2，本發明的離心沉降式之粉粒體粒徑 線上量測分析裝置包含：一離心沉降單元1、一傳輸管路 單元2、一光收發單元3及一控制單元4。 該離心沉降單元1具有一可環繞一軸線X高速迴轉運 動的離心沉降管11，及一可驅動離心沉降管11的驅動馬 10 達12。該離心沉降管11具有二形成在兩端的樣本室111 〇 該傳輸管路單元2具有一連接一濕式研磨設備5與離 心沉降管11的進料管21，及一連接該離心沉降管11與該 濕式研磨設備5的出料管22。該進料管21可將樣本注入 15 該離心沉降管11的樣本室111内，該出料管22可將樣本 迴送至該濕式研磨設備5，使該進料管21、出料管22與 濕式研磨設備5及離心沉降管11形成循環迴路，且能利 用面壓方式’使該樣本循環流通。 該光收發單元3具有相對設置在該離心沉降管11 一 20 端兩側的一光發射器31、一光接收器32，及一訊號處理 器33。該光發射器31可朝該樣本室111發射光源。該光 接收器32可接收穿透樣本室111的光源。該訊號處理器 33可轉換光接收器32接收的光源訊號。 該控制單元4具有一可控制離心沉降單元1、傳輸管 7 593972 路單元2及光收發單元3的控制器41、一可依據設定參數 下達控制命令且依據光源訊號計算沉降高度的中央處理器 42、一可輸出統計結果的顯示器43，及一可輸入設定參數 的鍵盤44。 5 參閱圖3，設定時，先依樣本溶液性質，選擇適當種 類的光收發單元3，如雷射二極體、紅外線發光二極體、 X光、白熾燈、鹵素燈等等。再依照希望測定速度選擇固 定式或掃描式，其中，若要進行簡易快速的測定，需選用 固定式，若要進行精確、可靠的測定，需選用掃描式。然 10 後依據待測樣本溶液的濃度高低，選擇反射式或穿透式， 其中，若樣本溶液為低濃度則選用穿透式，若樣本溶液為 高濃度則選用反射式。最後架設所選用的光收發單元3, 再透過鍵盤44設定各種參數，如離心沉降參數、轉速、 測定頻率、光收發單元的型式等，就可以完成安裝與設定 15 流程。 參閱圖4,當檢測流程開始時，會自動開啟傳輸管路 單元2，並自動取樣將樣本注滿離心沉降管11，就可以線 上即時進行離心沉降式粒徑檢測，首先，該離心沉降管11 會加速旋轉至設定的轉速，然後，該相對於離心沉降管11 20 的光收發單元3會執行相關的光強度感測功能，該光發射 器31會朝該離心沉降管11發射光源，使光源受阻於樣本 而無法完全穿透，該光接收器32則接收穿透樣本後的光 源，直接測知粉粒體在某一個固定時間的沉降距離，一般 來說，粒徑愈大，沉降速度愈快，固定時間的沉降距離也 8 593972 就愈大，相反的，粒徑愈小，沉降速度愈慢，固定時間的 沉降距離也就愈小。 再參閱圖4，該訊號處理器33可轉換光接收器32接 收的光源訊號，再透過中央處理器42進行粒徑分析，在 5 檢測完成後，該控制器41會再開啟傳輸管路單元2，利用 高壓方式使管中的樣本循環流通，不斷重覆上述自動化取 樣、測定、傳輸的流程，再將各測定後的參數過訊號處理 益33與中央處理益42進行結果統計輸出，並可建置完整 的製程參數分析資料庫供後續線上即時量測的參考，最後 10 ，由顯示器43將粒徑分析的資料輸出，此時，監測者可 以判斷粒徑是否已達量測前的初始量測設定值，並透過栌 制器41使離心沉降管11停止旋轉，或重覆前述檢测流程 〇 本發明也可以依據圖5配置該離心沉降單元丨、兮傳 I5 輸管路單元2、該光收發單元3及該控制單元4。 或如圖6、圖7所示，加裝一組黏度測定器6。該黏 度測定器6是透過該傳輸管路單元2的另一進料管23與 另一出料管24與該濕式研磨設備5形成循環迴路，及與 控制單元4電性連結，使該濕式研磨設備5内的樣本可定 2〇 日守疋里注入該黏度測定器6，再回流至該濕式研磨設備5 内。且該光收發單元3具有相對設置在該黏度測定器6兩 側的另一光發射器34及另一光接收器35，該光發射器34 可朝該黏度測定器6發射光源，使光源感測到由高處滴定 的樣本，該光接收器35可接收光源，測知該樣本的滴定 9 593972 速率，再透過控制單元4計算出該樣本的黏度。一般來說 ，當一般的粉粒體粒徑愈小，樣本黏度就會愈稀，滴定速 率就會愈快，相反的，當粉粒體粒徑愈大時，樣本黏度就 會愈稠，滴定速率就會愈慢。藉此，該黏度測定器6可與 5 離心沉降單元配合使用，使粒徑分析的資料更完備及精確 〇 當然，本發明也可以依據圖8配置該離心沉降單元1 、該傳輸管路單元2、該光收發單元3、該控制單元4及 該黏度測定器6。 10 據上所述可知，本發明之離心沉降式之粉粒體粒徑線 上量測分析裝置具有下列優點及功效： 本發明可以在線上不斷重覆自動化取樣、測定、傳輸 的流程，不但可以在線上即時分析粒徑，建置完整的製程 參數分析資料庫供後續線上即時量測的參考，且值得一提 15 的是，本發明可以將人為與環境的因素造成誤差降至最低 ，即時反應研磨時粉粒體的粒徑，所以，可以決定濕式研 磨設備最佳的製程時間點，且本發明是採用離心沉降法， 成本遠低於雷射散射法，能大幅提昇經濟效益。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 20 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明書内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆 應仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是一方塊圖，說明本發明一離心沉降式之粉粒體 10 593972 粒徑線上量測分析裝置的第一較佳實施例； 圖2是一示意圖，說明該第一較佳實施例的第一種配 置情形； 圖3是一流程圖，說明該第一較佳實施例安裝與設定 的流程， 圖4是一流程圖，說明該第一較佳實施例的檢測流程 9 圖5是一示意圖，說明該第一較佳實施例的第二種配 置情形； ίο 圖6是一示意圖，說明本發明一離心沉降式之粉粒體 粒徑線上量測分析裝置的第二較佳實施例； 圖7是一流程圖，說明該第二較佳實施例的檢測流程 ;及 圖8是一示意圖，說明該第二較佳實施例的第二種配 15 置情形。 11 593972 【圖式之主要元件代表符號簡單說明】 1……* ………離心沉降單元 32·· ……·光接收器 11..... ………離心沉降管 33* ……·訊號處理器 m… ………樣本室 34* •……光發射器 12 ………驅動馬達 35……. ……·光接收器 2♦…… ………傳輸管路單元 4‘·，·…，· ··…··控制單元 2卜… ………進料管 41……· ……·控制器 22 ………出料管 42……· ……·中央處理器 ………：佐士:1占匕 ΒΈ ^ ^ ....... 孫貝不益 24 ......…出料管 44* *……鍵盤 3* ........光收發單元 5-……· …·…研磨設備 31 …·· ………光發射器 6~ .......黏度測定器 12

Claims (1)

1. 593972 拾、申請專利範圍： 1. 一種離心沉降式之粉粒體粒徑線上量測分析裝置，包含： 一離心沉降單元，是可環繞一軸線高速迴轉運動，使 液體中的粉粒體沉降及與樣本分離； 一傳輸管路單元，是與該離心沉降單元及一濕式研磨 設備形成循環迴路，使該濕式研磨設備内的樣本可定時定 量注入該離心沉降單元，再回流至該濕式研磨設備内； 一光收發單元，具有相對設置在該離心沉降單元兩側 的一光發射器及一光接收器，該光發射器可朝該離心沉降 單元發射光源，使光源受阻於樣本而無法完全穿透，該光 接收器則接收穿透樣本後的光源，直接測知粉粒體的沉降 高度；及 一控制單元，是與離心沉降單元、傳輸管路單元及光 收發單元電性連結，可輸入該等單元的參數設定，及依據 沉降高度分析粉粒體的粒徑，並輸出粒徑分析的資料。 2. 依據申請專利範圍第1項所述之離心沉降式之粉粒體粒徑 線上量測分析裝置，其中，該離心沉降單元具有一離心沉 降管及一可驅動離心沉降管的驅動馬達，該離心沉降管具 有二形成在兩端的樣本室。 3. 依據申請專利範圍第1項所述之離心沉降式之粉粒體粒徑 線上量測分析裝置，其中，該傳輸管路單元具有一連接該 濕式研磨設備且可將樣本注入該離心沉降單元的進料管， 及一連接該離心沉降單元且可將樣本迴送至該濕式研磨設 備的出料管，該傳輸管路單元是利用高壓方式，使該進料 13 /1 /與出料管内的樣本與該離㈣降單元及該濕式研磨設備 循流通。 依據^專利範圍第1項所述之離心沉降式之粉粒體粒徑 =量測分析裝置，其中，該光收發單元更具有—訊號處 理盗，該訊號處理器可依據光接收器接收的光源訊號計算 出樣本中粉粒體的沉降高度。 5·依據:請專利範圍第1項所述之離心沉降式之粉粒體粒徑 、本上里測刀析υ，其中，該控制單元具有一可控制離心 奢單元傳輸管路單元及光收發單元的控制器、一可依 據設定參數下達控制命令且依據沉降高度分析粉粒體粒徑 的中央處理器、—可輸出統計結果的顯示器，及一可輸入 設定參數的鍵盤。 6.依據，專㈣圍第i項所敎離心崎式之粉粒體粒徑 線上;E測分析裝置’更包含有一黏度測定器，該黏度測定 器是透過該傳輸管路單元與該濕式研磨設備形成循環迴路 ’及與控制單元電性連結，使㈣式研磨設備㈣樣本可 定時定量注入該黏度測定器，再回流至該濕式研磨設備内 ，且該光收發單元具有相對設置在該黏度測定器兩側的另 :光發射器及另-光接收器，該光發射器可朝該黏度測定 益發射光源，使光源感測到由高處滴定的樣本，該光接收 器可接收光源，測知該樣本的滴定速率，再透過控制單元 5十鼻出該樣本的黏度。 14