專(zhuān)利名稱(chēng)：制造一種懸浮液或乳化液的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造至少兩種不相溶的流體的懸浮液(dispersion)或乳化液(émulsion)的裝置和制造方法。一種懸浮液或乳化液的制造是將兩種不相溶的液體混合，在這種混合物中，這些流體的其中一個(gè)(叫做“被分散相”(phase dispersée))以小液滴的形式分散在另一個(gè)流體(叫做“分散相”(phase dispersante))中。液滴的尺寸取決于許多特性，并且一般說(shuō)來(lái)，尺寸越小、越均勻，分散越有意義液滴越小、懸浮液越穩(wěn)定；在被分散相是一種有效成分的媒介的傳統(tǒng)情況下，液滴越小，有效成分的擴(kuò)散越好。
背景技術(shù)：
為了得到一定細(xì)度的液滴，已經(jīng)知道使用一種攪拌的機(jī)械作用，特別是通過(guò)使用帶有活動(dòng)旋塞的攪拌器、轉(zhuǎn)子-定子器、壓力器、均化器或其它噴射器、超聲波發(fā)生器、薄膜乳化器。
帶有活動(dòng)旋塞的攪拌器最老，人們已經(jīng)了解它的運(yùn)行和機(jī)械作用。已經(jīng)對(duì)容器的幾何形狀和動(dòng)力以及攪拌速度的影響進(jìn)行了許多研究。具有的機(jī)械能非常不均勻，并且功率密度有限。另外，機(jī)械作用只集中在動(dòng)力部分的端部。
在轉(zhuǎn)子-定子系統(tǒng)中，使一個(gè)環(huán)形相對(duì)另一個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)動(dòng)，并使要處理的液體在這二個(gè)環(huán)形的相對(duì)表面之間通過(guò)。因此環(huán)形之間的速度差產(chǎn)生一個(gè)剪切作用，通過(guò)減小二個(gè)環(huán)形之間的距離優(yōu)化這個(gè)剪切作用。存在許多幾何形狀的轉(zhuǎn)子-定子器，某些系統(tǒng)包括幾行環(huán)形。這些在該行業(yè)中廣泛使用的系統(tǒng)特別適用于高粘性的懸浮液。
壓力器、均化器、以Microfluidizer(注冊(cè)商標(biāo))為名的器具以及其它噴射器是最近發(fā)展的目標(biāo)。其原理是給一種流體加壓(到200MPa)，這種流體一般是一種預(yù)懸浮液，然后在一個(gè)裝配頭中突然膨脹，因此給流體帶來(lái)巨大的機(jī)械能。均化器具有一個(gè)由一個(gè)開(kāi)口、一個(gè)閥門(mén)和一些沖擊板形成的頭部。Microfluidizer(注冊(cè)商標(biāo))的原理是分離主要流體，然后使次要流體產(chǎn)生碰撞。還要提到一種系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的基礎(chǔ)是給分散相加壓，使其突然膨脹為一種結(jié)構(gòu)緊密的噴射流，然后與分散相接觸。以這些原理為基礎(chǔ)的裝置與設(shè)備的強(qiáng)度極限相沖突(強(qiáng)磨損、材料在強(qiáng)應(yīng)力下斷裂的危險(xiǎn))。另外，甚至膨脹的原理也會(huì)導(dǎo)致流體發(fā)熱，而這對(duì)最終流體可能是有害的。
超聲波也構(gòu)成一個(gè)在兩種流體的界面上施加一個(gè)機(jī)械作用的方法。存在幾種類(lèi)型的超聲波發(fā)生器第一種叫做換能器，把一個(gè)振蕩的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng)；第二種叫做哨聲器(sifflets)，在一個(gè)振動(dòng)片或一個(gè)共振腔的原理上把一個(gè)流體的噴射能量轉(zhuǎn)換為超聲振動(dòng)。
幾種作用與超聲波有關(guān)
-機(jī)械振蕩產(chǎn)生的攪拌作用(微型流動(dòng))；
-接受超聲波的介質(zhì)中的壓力變化；[10]-空腔現(xiàn)象、氣泡的產(chǎn)生現(xiàn)象、氣泡的振蕩和釋放非常大的能量的氣泡內(nèi)破裂；[11]這些系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是達(dá)到非常高的能量密度。但是帶來(lái)的能量非常不均勻，并且理論還不能完全描述空腔現(xiàn)象，這樣使在裝置和方法的發(fā)展中不得不主要采用經(jīng)驗(yàn)的方法。
另一種制造乳化液的系統(tǒng)是薄膜乳化使被分散相穿過(guò)一個(gè)多孔體，被分散相在這個(gè)多孔體的表面形成液滴，分散相在多孔體表面的流動(dòng)可以帶動(dòng)液滴。傳遞到界面上的能量受到由于分散相中的摩擦而產(chǎn)生的損失的限制；因此被帶動(dòng)的液滴尺寸更大(約為孔眼尺寸的4-5倍)，并在多孔體的表面產(chǎn)生一種聚結(jié)現(xiàn)象，這種聚結(jié)現(xiàn)象增加液滴的尺寸和液滴群體的不均勻性。聚結(jié)現(xiàn)象在至少二個(gè)在相鄰孔眼上形成的液滴重新組合成一個(gè)液滴時(shí)發(fā)生。專(zhuān)利JP2-214537中考慮了一種對(duì)這種擾亂現(xiàn)象的方法。這種方法在于加入一種對(duì)多孔體的超聲輻射。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)清洗系統(tǒng)產(chǎn)生的波通過(guò)流體通道進(jìn)行傳播。因此，用一個(gè)中等強(qiáng)度的超聲源產(chǎn)生的攪拌作用抑制聚結(jié)，但具有更強(qiáng)的能量，這是一種標(biāo)準(zhǔn)超聲波分散機(jī)的設(shè)置，并帶有機(jī)械損失和作用的不均勻性。
一般說(shuō)來(lái)，與微觀層面的有用能量相比，所有這些裝置或多或少地都具有需要帶來(lái)非常大的總能量(效率低于10％)的缺點(diǎn)。機(jī)械能通過(guò)流體傳遞到界面上，通過(guò)流體的摩擦產(chǎn)生大于有效能十倍以上的損失就解釋了這一點(diǎn)。這種能量消耗一般表現(xiàn)為溫度大大提高，或者在一種材料的極限上工作，以便得到令人滿意的結(jié)果。另外，為了在一般大約為10-18m3的有效體積上起作用，帶來(lái)機(jī)械能的體積大于10-10m3。從比例差別看，使用的裝置不能保證機(jī)械作用的均勻性，因此不能保證所得產(chǎn)品的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種制造至少兩種不相溶流體的懸浮液或乳化液的方法，這種方法避免了上述缺點(diǎn)，并且可以制造一種細(xì)顆粒的均質(zhì)乳化液或懸浮液。
本發(fā)明的目的還在于提出一種實(shí)施這種方法的裝置，直接在二相的界面施加一個(gè)機(jī)械作用，這樣可以以更好的能量效率得到更細(xì)、更均勻的懸浮液。
為此，本發(fā)明的目標(biāo)是一種從至少兩種不相溶的流體制造一種懸浮液或乳化液的方法，兩種流體構(gòu)成一個(gè)被分散相和一個(gè)分散相，被分散相被推動(dòng)穿過(guò)一個(gè)多孔體，進(jìn)入到分散相中，這種方法的特征在于，所述多孔體通過(guò)機(jī)械、電或磁性質(zhì)的激發(fā)產(chǎn)生振動(dòng)。
分散相最好在多孔體的出口表面流動(dòng)。
根據(jù)該方法的一個(gè)變型，使乳化液在多孔體中重新循環(huán)，多孔體在這個(gè)過(guò)程中裝有被分散相。
振動(dòng)的頻率和強(qiáng)度最好是有控制的。
有利地，在二個(gè)相的至少一個(gè)中加入一種乳化劑。
被分散相最好在溫度、壓力、流量、成分和攪拌作用受控的條件下穿過(guò)多孔體。
分散相在溫度、壓力、流量、成分和攪拌作用受控的條件下在多孔體的表面流動(dòng)。
在該方法的另一個(gè)變型中，在使多孔體產(chǎn)生振動(dòng)的激發(fā)頻率上疊加一個(gè)使多孔體發(fā)熱的微波頻率的波。
該方法在于用所述懸浮液和乳化液制造化妝品、皮膚藥品或藥品。
本發(fā)明的目的還在于一種從至少一種流體制造一種懸浮液或乳化液的裝置，該裝置至少包括[26]-一個(gè)有一個(gè)多孔部分的多孔體，所述流體可以被推動(dòng)，穿過(guò)這個(gè)多孔部分，所述多孔體具有一個(gè)內(nèi)空腔；[27]-一個(gè)以密封方式至少包圍所述多孔部分的封套體，以便形成一個(gè)外空腔，所述多孔部分伸到外空腔中，所述流體能夠被帶到所述外空腔中；[28]該裝置的特征在于包括一個(gè)使多孔體振動(dòng)的系統(tǒng)，以便把振動(dòng)直接施加給多孔體。
根據(jù)本發(fā)明，“直接”表示與現(xiàn)有技術(shù)相反，振動(dòng)主要不是通過(guò)其中一個(gè)流體進(jìn)行傳播。
根據(jù)本發(fā)明，該裝置可以用于從兩種不相溶的流體出發(fā)制造一種乳化液或懸浮液，或者從同一個(gè)流體出發(fā)使一種乳化液或懸浮液均質(zhì)化。
該裝置最好包括一個(gè)所述流體的供應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在溫度、壓力、流量、成分和攪拌作用受控的條件下把所述流體提供到外空腔中。
該裝置還包括一個(gè)另一個(gè)流體的供應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在溫度、壓力、流量、成分和攪拌作用受控的條件下把另一種流體提供到所述內(nèi)空腔中。
該系統(tǒng)最好包括一個(gè)可以排出、儲(chǔ)存或向另一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移乳化液或懸浮液或使乳化液或懸浮液重新循環(huán)的提取系統(tǒng)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，使多孔體振動(dòng)的系統(tǒng)由一個(gè)與一個(gè)交流電源連接的線圈構(gòu)成，線圈包圍封套體，封套體可以滲透線圈產(chǎn)生的磁波，多孔體由磁致收縮材料制成。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，使多孔體振動(dòng)的系統(tǒng)由一個(gè)與多孔體同軸的導(dǎo)電桿和一個(gè)導(dǎo)電封套體構(gòu)成，所述導(dǎo)電桿和所述封套體與一個(gè)交流電源連接，多孔體由一種壓電材料制成。
導(dǎo)電桿和/或多孔體的表面最好覆蓋一個(gè)絕緣層。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，使多孔體振動(dòng)的系統(tǒng)由二個(gè)固定在多孔體的端部并且與一個(gè)交流電源連接的轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)換器由一種壓電材料制成。
每個(gè)轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)固定在封套體上的支撐部件，封套體包括一個(gè)凹槽，多孔體的一端位于該凹槽中，所述轉(zhuǎn)換器包括至少一對(duì)徑向孔眼，每對(duì)孔眼包含一個(gè)在一個(gè)孔眼中的壓電元件和一個(gè)在同一對(duì)孔眼的另一個(gè)孔眼中的彈性應(yīng)力零件，以便使壓電元件保持貼靠多孔體，同一對(duì)孔眼直徑相對(duì)。
支撐部件包括二對(duì)孔眼，二對(duì)孔眼位于垂直的方向，并且通過(guò)互相相差四分之一周期的信號(hào)給壓電元件供電，并且與預(yù)應(yīng)力彈簧配合，使多孔體沿一個(gè)大體為圓形的軌跡移動(dòng)。


隨著下面參照對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例的描述，可以更好地了解本發(fā)明，并且本發(fā)明的其它目的、細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)也更加清楚，這些實(shí)施例只作為非限定性的示例給出。附圖如下[41]-圖1表示一個(gè)包括多孔體和一個(gè)磁激發(fā)零件的模塊的縱剖面和這個(gè)模塊沿A-A軸的剖面；[42]-圖2表示一個(gè)包括多孔體和一個(gè)電激發(fā)零件的模塊的縱剖面和這個(gè)模塊沿A-A軸的剖面；[43]-圖3表示一個(gè)包括多孔體和一個(gè)機(jī)械激發(fā)零件的模塊的縱剖面和這個(gè)模塊沿A-A軸的剖面；[44]-圖4是實(shí)施本發(fā)明的示意圖；[45]-圖5是實(shí)施本發(fā)明并使乳化液或懸浮液重新循環(huán)的示意圖；[46]-圖6是圖5所示裝置的詳細(xì)示意圖；[47]-圖7是一個(gè)包括多孔體和一個(gè)符合第二實(shí)施例的機(jī)械激發(fā)裝置的模塊縱剖面；[48]-圖8是一個(gè)連接套筒的透視圖；[49]-圖9是圖7模塊沿IX軸的剖面圖，該模塊包括一個(gè)多孔體和一個(gè)機(jī)械激發(fā)部件；[50]-圖10是一個(gè)表示使用例結(jié)果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式圖1、2、3、7中以激活模塊2、102、202的形式表示該裝置。
根據(jù)圖1，模塊2由一個(gè)多孔體24、一個(gè)線圈27和一個(gè)封套體23組成。
多孔體24的形狀為一個(gè)空心柱體，它的中心多孔部分42包括在與多孔體24同軸的柱形封套體23中。多孔體24與封套體23之間的空間形成一個(gè)外空腔21。
封套體23通過(guò)一個(gè)密封系統(tǒng)25和25’與多孔體24的端部43連接。多孔體24內(nèi)還形成一個(gè)內(nèi)空腔22。
與一個(gè)功率和頻率可以調(diào)節(jié)的交流電源4連接的線圈27產(chǎn)生一個(gè)振蕩磁場(chǎng)。多孔體24由一種磁致收縮(magnétostrictif)材料制成，封套體23由一種線圈27產(chǎn)生的電磁波可以滲透的材料制成。
被分散相40通過(guò)孔眼26進(jìn)入到外空腔21中，然后被推動(dòng)，穿過(guò)多孔部分42，一直到內(nèi)空腔22，被分散相40在所謂的出口表面處與分散相44接觸，分散相44從多孔體的左端43向右端流動(dòng)。被分散相40穿過(guò)多孔部分42后在乳化液或懸浮液41的基礎(chǔ)上以小液滴的形式與分散相44接觸。
封套體23的作用是包括被推動(dòng)穿過(guò)多孔體24的被分散相40，并且可以使多孔體24振動(dòng)，而不會(huì)使多孔體破壞。
密封系統(tǒng)25和25’可以由二個(gè)同時(shí)保證多孔體相對(duì)封套體23的密封性和活動(dòng)度的軟密封墊組成。
圖1所示的實(shí)施例是一個(gè)通過(guò)磁激發(fā)產(chǎn)生振動(dòng)的系統(tǒng)51，即系統(tǒng)51由與線圈27連接的交流電源4組成，線圈27的幾何形狀可以在多孔體24上施加一個(gè)交變磁場(chǎng)。
因此承受一個(gè)振蕩磁場(chǎng)的多孔體24發(fā)生振動(dòng)，并且在二個(gè)相40的界面上施加所需的機(jī)械作用。通過(guò)這個(gè)在相40和44的界面上產(chǎn)生的機(jī)械作用，由此形成的液滴迅速?gòu)乃鼈兂鲎缘目籽壑蟹蛛x，并且以非常小的液滴尺寸方式與分散相44混合。
圖2所示的實(shí)施例表示一個(gè)通過(guò)電激發(fā)產(chǎn)生振動(dòng)的系統(tǒng)151。
相同的零件帶有相同的參考數(shù)字，并且不再重新描述。
激活模塊102與圖1模塊的不同只是振動(dòng)系統(tǒng)不同。
振動(dòng)系統(tǒng)151包括一個(gè)與一些導(dǎo)電表面連接的交流電源4，多孔體24位于這些導(dǎo)電表面之間。
導(dǎo)電表面由封套體23的導(dǎo)電層46和一個(gè)由多孔體24形成的柱形同軸放置的導(dǎo)電桿28組成。每個(gè)導(dǎo)電表面46和28與一個(gè)產(chǎn)生一個(gè)振蕩電場(chǎng)的交流電源4的接線端連接，交流電源4的功率和頻率可以調(diào)節(jié)。
導(dǎo)電桿28由一種覆蓋一個(gè)絕緣層45的導(dǎo)電材料制成，同樣，封套體23包括至少一個(gè)覆蓋一個(gè)絕緣層47的導(dǎo)電層46(用形成外空腔21的輪廓的粗黑線條表示)。
由一種壓電材料制成并承受這個(gè)電場(chǎng)的多孔體24產(chǎn)生振動(dòng)，因此在被分散相40和分散相44的界面上施加所需的機(jī)械作用。
圖3所示的實(shí)施例表示一個(gè)通過(guò)機(jī)械激發(fā)產(chǎn)生振動(dòng)的系統(tǒng)251。
相同的零件帶有相同的參考數(shù)字，并且不再重新描述。
激活模塊202與圖12模塊的不同只是振動(dòng)系統(tǒng)不同。
振動(dòng)系統(tǒng)251包括一個(gè)交流電源4和4’，交流電源4和4’與一個(gè)或幾個(gè)與多孔體24連接(機(jī)械連接)的機(jī)械振動(dòng)器連接，交流電源可以是固定在多孔體24端部43的環(huán)箍形狀的轉(zhuǎn)換器29和29’。
這些轉(zhuǎn)換器29、29’直接把振動(dòng)傳遞給多孔體24。在這種情況下，轉(zhuǎn)換器29、29’和多孔體24組成的系統(tǒng)形成一個(gè)振蕩器，因此在被分散相40和分散相44的界面上施加需要的機(jī)械作用。
圖7、9表示環(huán)箍形轉(zhuǎn)換器290和290’的一個(gè)特殊實(shí)施例。
根據(jù)圖7，轉(zhuǎn)換器290和290’位于多孔體24的每一端43處，以固定的方式貼靠封套體23和密封系統(tǒng)25和25’。
轉(zhuǎn)換器290和290’由一個(gè)支撐部件291和291’形成，例如形狀為八角形環(huán)箍，并包括一個(gè)與X軸同軸的凹槽52，并且根據(jù)圖9，包括二個(gè)徑向螺紋孔293a、293b。多孔體24的端部43嵌在一個(gè)連接套筒292或292’中，連接套筒292或292’本身位于同軸凹槽52中。
根據(jù)圖8，這個(gè)連接套筒292是一個(gè)由一空心柱體構(gòu)成的加工零件，一個(gè)方塊穿過(guò)這個(gè)零件，并且在該零件的中間部分，也就是在套筒292的中間部分，方塊的寬度大于柱形的外徑，零件的截面形狀為挖掉一個(gè)圓形的方形，圓形的直徑等于柱形的內(nèi)徑。多孔體24的端部43固定在套筒292中，使套筒292把施加給它的運(yùn)動(dòng)傳遞給多孔體24。
根據(jù)圖9，一個(gè)壓電元件294位于每個(gè)孔眼293a和293b中，并且一個(gè)預(yù)應(yīng)力彈簧295位于連接套筒292的另一側(cè)。四個(gè)調(diào)節(jié)螺釘296a、296b、296c、296d堵塞每個(gè)孔眼293a和293b的端部。通過(guò)上述螺釘296a、296b、296c、296d使預(yù)應(yīng)力彈簧295壓縮地預(yù)受應(yīng)力。
通過(guò)二個(gè)互相成90°相位差(即相差四分之一周期)的電信號(hào)給壓電元件294供電，并且壓電元件294經(jīng)受一個(gè)與供電電壓成正比的伸長(zhǎng)。壓電元件294與多孔體24的軸垂直地拉伸和壓縮，因此產(chǎn)生多孔體24的端部43的振動(dòng)方式，使端部43彎曲。因?yàn)檩斎胄盘?hào)很少是單純的，即另外包括一定頻率的主要信號(hào)和其它頻率的其它次要信號(hào)，因此多孔體24的橫截面做出的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)一些圓形軌跡的頂部組成(每個(gè)圓形軌跡相當(dāng)于一個(gè)輸入信號(hào)的頻率)。另外，二個(gè)壓電元件上的二個(gè)輸入信號(hào)在接近四分之一的周期上相同，以便保證多孔體24的每個(gè)點(diǎn)在一個(gè)給定橫截面處經(jīng)受同樣的振動(dòng)，因此保證機(jī)械作用的均勻性。
通過(guò)一些不同頻率的信號(hào)給轉(zhuǎn)換器290和290’供電，每個(gè)頻率相當(dāng)于系統(tǒng)的一個(gè)特有的模式。這樣可以?xún)?yōu)化，并且很好地控制振動(dòng)的發(fā)生，同時(shí)避免機(jī)械作用缺失的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
在圖4所示的本發(fā)明實(shí)施例中，該裝置包括一個(gè)激活模塊2，該模塊通過(guò)管道5與被分散相40的供應(yīng)系統(tǒng)1連接，通過(guò)管道7與分散相44的供應(yīng)系統(tǒng)8連接，通過(guò)管道6與提取系統(tǒng)(système de soutirage)3連接。激活模塊2還與一個(gè)交流電源4連接。
交流電源4給激活模塊2帶來(lái)產(chǎn)生細(xì)小液滴所需的機(jī)械作用所需的能量。通過(guò)管道6與激活模塊2連接的提取系統(tǒng)3可以將乳化液或懸浮液41從多孔體24排出。
圖5所示的這個(gè)實(shí)施例的一個(gè)變型除了一個(gè)連接提取系統(tǒng)3和模塊2的管道17外包括與上一個(gè)實(shí)施例相同的零件。因此提取系統(tǒng)3可以將乳化液或懸浮液41返回，因此產(chǎn)生一個(gè)再循環(huán)。
根據(jù)圖6，在這個(gè)實(shí)施變型中，提取系統(tǒng)3由至少一個(gè)儲(chǔ)存器30和一個(gè)位于儲(chǔ)存器30與管道17之間的泵33組成。儲(chǔ)存器30設(shè)有一個(gè)攪拌系統(tǒng)31和一個(gè)由一個(gè)恒溫槽35和一個(gè)熱交換螺旋34組成的溫度保持系統(tǒng)50。
被分散相40的供應(yīng)系統(tǒng)1包括一個(gè)由一個(gè)儲(chǔ)存器13(帶壓瓶或與一個(gè)膨脹閥連接的壓縮機(jī))和一個(gè)膨脹器14構(gòu)成的帶壓氣體供應(yīng)器48。系統(tǒng)1還包括一個(gè)可以增壓的被分散相40的儲(chǔ)存器10，儲(chǔ)存器10設(shè)有一個(gè)攪拌系統(tǒng)11，并且安裝在一個(gè)秤或一個(gè)天平15上。系統(tǒng)1最后包括一個(gè)切斷閥12。
膨脹器14可以固定被分散相40被推到供應(yīng)系統(tǒng)1處的壓力。
秤或天平15用于控制注入到供應(yīng)系統(tǒng)1中的被分散相40的質(zhì)量和流量。
實(shí)施例[87]現(xiàn)在作為非限定例子描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
使用的激活模塊相當(dāng)于圖3所示的激活模塊，并帶有一個(gè)與圖6相同的實(shí)施例。
激活模塊可以是一個(gè)適于應(yīng)用的單道切線過(guò)濾模塊，使用孔眼直徑為0.1μm和0.8μm的親水陶瓷多孔體。將使用一個(gè)長(zhǎng)度為20-30mm、外半徑為10-15mm、內(nèi)半徑為7-12mm的空心柱形多孔體。
實(shí)施例涉及制造一種水油類(lèi)型的乳化液，例如由10％的豆油、0.5％的Tween20(注冊(cè)商標(biāo))乳化劑和89.5％的水構(gòu)成。
在攪拌作用下，在儲(chǔ)存器10中形成一種4.8％的Tween20和95.2％的水的混合物。然后一定量的水X從儲(chǔ)存器30開(kāi)始循環(huán)。一旦閥門(mén)12關(guān)閉，則把膨脹器14調(diào)節(jié)到一個(gè)在0.1-5bars之間的壓力。用交流電源4(由二個(gè)分開(kāi)的電源組成)給轉(zhuǎn)換器29和29’提供功率在0W到2kW之間的二個(gè)頻率的信號(hào)，其中一個(gè)頻率在14-16kHz之間，第二個(gè)頻率在18-22kHz之間。然后將閥門(mén)12打開(kāi)，并且當(dāng)油+乳化劑的混合物的量達(dá)到0.1173X時(shí)重新關(guān)閉。在整個(gè)操作過(guò)程中，溫度保持在一個(gè)在15-25℃之間的指定溫度。
為了驗(yàn)證振動(dòng)在技術(shù)作用中的貢獻(xiàn)，進(jìn)行了沒(méi)有振動(dòng)的相同試驗(yàn)。然后通過(guò)一個(gè)Malvern(注冊(cè)商標(biāo))激光衍射粒度計(jì)對(duì)有振動(dòng)和無(wú)振動(dòng)得到的乳化液的液滴尺寸的體積分布進(jìn)行了測(cè)量。對(duì)于一個(gè)孔眼尺寸為0.8μm的多孔體24的無(wú)振動(dòng)和有50W功率產(chǎn)生的振動(dòng)的測(cè)量結(jié)果示于圖10，該曲線圖表示液滴群的體積百分比隨它們的尺寸(對(duì)數(shù)比例尺)的變化。對(duì)無(wú)振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，液滴群的分布用一條虛線表示，對(duì)有振動(dòng)的試驗(yàn)用實(shí)線表示。人們發(fā)現(xiàn)，在每種情況下存在幾個(gè)通過(guò)幾個(gè)尖峰識(shí)別的液滴群。已經(jīng)通過(guò)一個(gè)電子顯微鏡得到的精確圖像(圖像未示)證實(shí)存在這些液滴群。
在沒(méi)有施加任何振動(dòng)的情況下觀察到很大比例的大尺寸液滴群(大于15％的體積)，并且這可能是由于聚結(jié)現(xiàn)象。另外，使用振動(dòng)觀察到這個(gè)液滴群明顯減少(大約12％的體積)。因此使用振動(dòng)似乎抑制了聚結(jié)。人們還發(fā)現(xiàn)，尖峰向尺寸更小的值偏移(無(wú)振動(dòng)試驗(yàn)為30μm，有振動(dòng)試驗(yàn)為10μm)，這似乎說(shuō)明振動(dòng)有利于液滴的形成和分離。振動(dòng)似乎還有利于被分散相穿過(guò)多孔體24流動(dòng)，因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)已經(jīng)觀察到10％的偏離。但是，這些假設(shè)不應(yīng)看作是對(duì)本發(fā)明的限制。
另外，用200W的電功率和一個(gè)孔眼直徑為0.1μm的多孔體24得到一種液滴尺寸小于300nm的乳化液41(結(jié)果未示)。
把這個(gè)例子用于制造化妝品、皮膚藥品或藥品可能是很有意義的。
在上面對(duì)附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述中，可以區(qū)分三個(gè)使多孔體振動(dòng)的系統(tǒng)機(jī)械激發(fā)系統(tǒng)251、電激發(fā)系統(tǒng)151或磁激發(fā)系統(tǒng)51。這些不同的系統(tǒng)51、151和251可以結(jié)合，以便得到最佳效果。還需要指出的是，在磁激發(fā)和電激發(fā)的情況下，兩種原理不同。但是根據(jù)Maxwell公式，振蕩磁場(chǎng)的產(chǎn)生導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)振蕩的電場(chǎng)(或相反)，因此使兩種作用結(jié)合。
多孔體24出口表面的振動(dòng)在本發(fā)明中起作用，直接向被分散相40和分散相44的界面釋放一個(gè)斷裂的機(jī)械能，可以避免形成大的液滴，并使被分散相40在以乳化液41為基礎(chǔ)的分散相44中形成細(xì)小液滴。
因此該系統(tǒng)可以給二個(gè)相的界面?zhèn)鬟f很大的能量；傳遞通過(guò)一個(gè)固體(多孔體24)進(jìn)行，而不是通過(guò)流體。似乎在這些條件下聚結(jié)現(xiàn)象受到抑制，因此加速了液滴形成和分離的機(jī)理。但是這種假設(shè)不應(yīng)作為對(duì)本發(fā)明的限制。
振動(dòng)方式的選擇要求多孔體具有磁致收縮特性、壓電特性或電收縮特性。其它特性如幾何特性、機(jī)械特性、物理-化學(xué)特性取決于應(yīng)用。
多孔體24的整體形狀應(yīng)該可以?xún)?yōu)化被分散相40穿過(guò)的面積，同時(shí)有利于振動(dòng)的傳遞或產(chǎn)生。這些形狀之一，即空心柱體(采用切線過(guò)濾薄膜的安裝原理)，為前面介紹的形狀。作為例子還可以舉出一個(gè)位于一個(gè)管道中的實(shí)心柱形，被分散相沿柱形的軸流動(dòng)，或者一個(gè)固定在一個(gè)管道中的塞子，塞子的出口表面與一個(gè)攪拌槽的內(nèi)表面對(duì)齊。多孔體24的孔眼度、孔眼的尺寸和厚度決定有效體積和機(jī)械作用持續(xù)的時(shí)間。機(jī)械阻力和彈性對(duì)振動(dòng)的幅度起作用，因此對(duì)機(jī)械作用的強(qiáng)度起作用。親水/憎水特性可以明顯改變流體穿過(guò)多孔體的路徑，但是也改變多孔體24//被分散相40//分散相44的界面(接觸角)。因此最好選擇一個(gè)與分散相44有良好親和性的多孔體24，以便有利于被分散相40的液滴脫離。選擇的材料還必須與使用的產(chǎn)品相容。使用一個(gè)微波不能滲透的多孔體就不會(huì)發(fā)熱，并且不會(huì)把熱效應(yīng)加到機(jī)械作用中。
總之，人們注意到，多孔體24不一定是均質(zhì)的。例如可以選擇一個(gè)只有與分散相44接觸的層具有適當(dāng)孔眼度的多孔體24，多孔體24的其它部分作為這個(gè)層的支撐。同樣，為了保證被分散相40穿過(guò)多孔體需要的密封性，多孔體24位于它的端部43的部分可以是沒(méi)有孔眼的。因此確定多孔體24的特性，然后確定根據(jù)應(yīng)用確定它的成分和處理。
盡管已經(jīng)用幾個(gè)特殊實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，顯然本發(fā)明對(duì)這些實(shí)施例沒(méi)有任何限制性，并且包括所述部件的所有等效技術(shù)以及進(jìn)入本發(fā)明的范圍的這些技術(shù)的組合。
權(quán)利要求
1.從至少兩種不相溶的流體出發(fā)制造一種懸浮液或一種乳化液(41)的方法，所述流體構(gòu)成一個(gè)被分散相(40)和一個(gè)分散相(44)，所述被分散相(40)被推動(dòng)穿過(guò)一個(gè)多孔體(24)進(jìn)入到所述分散相(44)中，該方法的特征在于，通過(guò)一個(gè)機(jī)械、電或磁性的激發(fā)使所述多孔體(24)產(chǎn)生振動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散相(44)在所述多孔體(24)的出口表面流動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，使所述乳化液(41)在所述多孔體(24)中再循環(huán)，所述多孔體(24)在該過(guò)程中帶有被分散相(40)。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述振動(dòng)的頻率和/或功率受到控制。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述兩相(40、44)的至少一個(gè)中加入一種乳化劑。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述被分散相(40)在受控的溫度、壓力、流量、成分和攪拌作用的條件下被推動(dòng)，穿過(guò)所述多孔體(24)。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述分散相(44)在受控的溫度、壓力、流量、成分和攪拌作用的條件下在所述多孔體(24)的表面流動(dòng)。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在使所述多孔體產(chǎn)生振動(dòng)的頻率激發(fā)上疊加一個(gè)造成所述多孔體(24)發(fā)熱的微波頻率的波。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用所述懸浮液或乳化液(41)制造化妝品、皮膚藥品或藥品。
10.用于從至少一種流體制造一種懸浮液或乳化液(41)的裝置，該裝置至少包括—一個(gè)有一多孔部分(42)的多孔體(24)，所述流體(40)能夠被推動(dòng)而穿過(guò)所述多孔部分(42)，所述多孔體(24)有一個(gè)所謂的內(nèi)空腔(22)；—一個(gè)封套體(23)，其以密封的方式至少包圍所述多孔部分(42)，以便形成一個(gè)所謂的外空腔(21)，所述多孔部分(42)通向所述外空腔中，所述流體(40)能夠被帶到所述外空腔(21)中，其特征在于，所述裝置包括一個(gè)使所述多孔體(24)振動(dòng)的系統(tǒng)(51、151、251)，以便把振動(dòng)直接施加給所述多孔體(24)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括一個(gè)所述流體(40)的供應(yīng)系統(tǒng)(1)，所述供應(yīng)系統(tǒng)能夠在受控的溫度、壓力、流量、成分和攪拌作用的條件下把所述流體(40)提供到所述外空腔(21)中。
12.如權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括一個(gè)所述另一流體(44)的供應(yīng)系統(tǒng)(8)，該供應(yīng)系統(tǒng)能夠在受控的溫度、壓力、流量、成分和攪拌作用的條件下把所述另一種流體(44)提供到所述內(nèi)空腔(22)中。
13.如權(quán)利要求10、11或12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括一個(gè)提取系統(tǒng)(3)，所述提取系統(tǒng)可以排出、儲(chǔ)存乳化液或懸浮液(41)，或把乳化液或懸浮液(41)向另一個(gè)系統(tǒng)輸送，或使乳化液或懸浮液(41)再循環(huán)。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，使所述多孔體(24)振動(dòng)的系統(tǒng)(51)由一個(gè)線圈(27)構(gòu)成，所述線圈(27)與一個(gè)交流電源(4)連接，并圍繞所述封套體(23)，所述線圈(27)產(chǎn)生的電磁波可以滲透所述封套體(23)，所述多孔體(24)由磁致收縮材料制成。
15.如權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，使所述多孔體(24)振動(dòng)的系統(tǒng)(151)由一個(gè)與所述多孔體(24)同軸的導(dǎo)電桿(28)和一個(gè)導(dǎo)電封套體(23)構(gòu)成，所述導(dǎo)電桿(28)和所述封套體(23)與一個(gè)交流電源(4)連接，所述多孔體(24)由一種壓電材料構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電桿(28)和/或所述多孔體(24)的表面覆蓋一個(gè)絕緣層(45；47)。
17.如權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，使所述多孔體(24)振動(dòng)的系統(tǒng)(251)由兩個(gè)固定在所述多孔體(24)的端部(43)并且與一個(gè)交流電源(4)連接的轉(zhuǎn)換器(29、29’)構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)換器(29、29’)由一種壓電材料構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，每個(gè)轉(zhuǎn)換器(290、290’)包括一個(gè)固定在所述封套體(23)上的支撐部件(291)，所述支撐部件(291)包括一個(gè)凹槽(52)，所述多孔體(24)的一端(43)位于這個(gè)凹槽中，所述支撐部件(291)包括至少一對(duì)徑向孔眼(293a、293b)，每對(duì)孔眼包括在一個(gè)孔眼中的壓電元件(294)和一個(gè)在同一對(duì)孔眼(293a、293b)的另一個(gè)孔眼中的彈性應(yīng)力部件(295)，以便使壓電元件(294)保持貼靠多孔體(24)，同一對(duì)孔眼(293a、293b)直徑相對(duì)。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述支撐部件(291)包括兩對(duì)孔眼(293a、293b)，所述兩對(duì)孔眼(293a、293b)位于垂直方向，通過(guò)互相錯(cuò)開(kāi)四分之一周期的信號(hào)給二個(gè)壓電元件(294)供電，并且與預(yù)應(yīng)力彈簧(295)結(jié)合，使所述多孔體(24)產(chǎn)生一個(gè)沿一個(gè)整體為圓形的軌跡的移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及從至少兩種不相溶的流體出發(fā)制造一種懸浮液或一種乳化液(41)的方法和裝置，所述流體構(gòu)成一個(gè)被分散相(40)和一個(gè)分散相(44)，所述被分散相(40)被推動(dòng)穿過(guò)一個(gè)多孔體(24)進(jìn)入到分散相(44)中，該方法的特征在于，通過(guò)一個(gè)機(jī)械、電或磁的激發(fā)使所述多孔體(24)產(chǎn)生振動(dòng)。
文檔編號(hào)B01F3/08GK1711129SQ200380103269
公開(kāi)日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2003年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者克里斯托夫·阿諾 申請(qǐng)人:克里斯托夫·阿諾