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

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centrifugal
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Li-Shin Jang
Dung-Shing Wu
Tian-Gan Jung
Tz-Chi Jan
Guo-Yu Jian
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Prec Machinery Res & Dev Cen
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

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
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