專利名稱：用于制備乳液的超聲處理腔室的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及超聲混合各種相以制備乳液的系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明公開了一 種用于將至少第一相和第二相超聲混合以制備乳液的超聲混合系統(tǒng)。
背景技術：
許多目前使用的產(chǎn)品由一種或多種乳液組成。具體地，存在大量用于將皮膚健康 益處應用于使用者的皮膚、毛發(fā)和身體的化妝品乳液。此外，許多其它乳液被用來向不活 潑的物體提供益處，例如，清理廚房工作臺面、玻璃等等。乳液通常由分散相和連續(xù)相組成 并且通常以加入表面活性劑或具有變化的親水/親油平衡(HLB)的表面活性劑的組合來形 成。雖然乳液是有用的，但是目前的混合方法存在許多問題，這些問題會在制備這些溶液中 造成時間、能量和資金的浪費。具體地，目前乳液以分批類型的方法(通過冷混合或熱混合的方法)來制備。冷 混合的方法通常由將多種組分或相加入到釜中，隨后通過刀片、葉片(baffle)或漩渦片來 施加攪動來組成。熱混合方法與冷混合方法相類似來進行，除了組分或相在混合前通常被 加熱到室溫以上，例如大約40°C至大約100°C的溫度，并且隨后在組分和相已被混合之后 冷卻回室溫。在兩種方法中，各種相都是通過許多方法包括傾卸、倒、和/或篩中的一種來 人工加入。這些將相混合進乳液的傳統(tǒng)方法存在一些問題。例如，如上所述，所有相都是按順 序人工加入。在加入相之前，各個相的組分需要被稱量，這可能導致人為的誤差。具體地， 錯誤地稱量可能隨著加入的量而發(fā)生。此外，通過人工加入組分，存在著組分從容器中濺溢 或不完整地從容器中轉(zhuǎn)移到另一個容器的風險。利用傳統(tǒng)方法來混合相的一個其它主要的問題在于分批方法(例如，如上所述的 冷混合方法和熱混合方法)需要加熱時間、混合時間、和以及完全手工的且留給每個配料 員理解說明的額外時間。這些實踐可能導致批-批和混合組分-混合組分的不一致性。此 外，這些方法需要數(shù)小時來完成，這可能變得非常貴?；谏鲜?，本領域中存在提供超聲能量的混合系統(tǒng)以增強將兩相或更多相混合成 乳液的需要。此外，將有利的是，如果系統(tǒng)可以被構(gòu)型以加強超聲空化的機理，從而提高了 將相有效地混合以形成乳液的可能性。發(fā)明簡述一方面，用于將至少兩相混合以制備乳液的超聲混合系統(tǒng)通常包括處理腔室，所 述處理腔室包括具有縱向相對端和內(nèi)部空間的加長殼體。所述殼體通常在其縱向的至少一 端處被封閉，并且具有至少第一入口，該第一入口用于接收至少第一相進入殼體的內(nèi)部空 間；和第二入口，該第二入口用于接收至少第二相進入殼體的內(nèi)部空間；以及至少一個出 口，所述第一相和所述第二相超聲混合后，乳液通過該出口從殼體中排出。所述出口自所述 第一和所述第二入口縱向間隔，使得液體(即，第一相和/或第二相)在殼體的內(nèi)部空間內(nèi) 從所述第一和所述第二入口縱向流至所述出口。在一個實施方案中，所述殼體包括不止兩 個分開的口，該口用于接收要混合的額外的相來制備乳液。至少一個加長的超聲波導組件
4在殼體的內(nèi)部空間中縱向延伸，并且可以預定的超聲頻率來運行以通過超聲賦予能量并將 在殼體中流動的第一相和第二相(以及任何額外的相)混合。波導組件通常包括加長的超聲振桿，該超聲振桿至少部分地位于殼體中的第一入 口和第二入口與出口的中間，并且具有設置成與在殼體中從第一入口和第二入口到出口流 動的第一相和第二相接觸的外表面。多個分離的攪動構(gòu)件與振桿的外表面相接觸并橫向地 從位于第一入口和第二入口與出口中間的振桿的外表面向外延伸，并彼此縱向間隔。構(gòu)造 并設置攪動構(gòu)件和振桿用于當振桿以預定頻率超聲振動時攪動構(gòu)件相對于振桿動態(tài)運動， 并且在相應的預定頻率下以攪動構(gòu)件的超聲空化模式運行以及第一相和第二相在腔室中 的混合。這樣，本發(fā)明涉及一種用于制備乳液的超聲混合系統(tǒng)。所述混合系統(tǒng)包括處理腔 室，該處理腔室包括具有縱向相對端和內(nèi)部空間的加長殼體，和在殼體的內(nèi)部空間中縱向 延伸的加長超聲波導組件，并且可以預定超聲頻率運行以通過超聲賦予能量并且將在殼體 中流動的第一相和第二相混合以制備乳液。殼體在其至少一端被封閉并且具有至少一個第 一入口，用于接收第一相進入殼體內(nèi)部空間；和第二入口，用于接收第二相進入殼體內(nèi)部空 間；和至少一個出口，第一相和第二相的超聲混合乳液后，所述乳液通過該出口從殼體中排 出。出口自第一和第二入口縱向設置，使得第一相和第二相在殼體的內(nèi)部空間中從第一和 第二入口縱向流至出口。波導組件包括加長的超聲振桿，該振桿至少部分地位于殼體的第一和第二入口與 出口的中間，并且具有與在殼體中從第一入口和第二入口至出口流動的第一相和第二相接 觸的外表面。此外，波導組件包括多個分離的攪動構(gòu)件與振桿的外表面相接觸并橫向地從 位于第一入口和第二入口與出口中間的振桿的外表面向外延伸，并彼此縱向間隔。構(gòu)造并 設置攪動構(gòu)件和振桿用于當振桿以預定頻率超聲振動時攪動構(gòu)件相對于振桿的動態(tài)運動， 并且在相應的預定頻率下以攪動構(gòu)件的超聲空化模式運行以及第一相和第二相在腔室中 的混合。本發(fā)明還涉及一種用于制備水包油乳液的超聲混合系統(tǒng)。所述混合系統(tǒng)包括處理 腔室，該處理腔室包括具有縱向相對端和內(nèi)部空間的殼體，和在殼體內(nèi)部空間中縱向延伸 的加長波導組件，并且該組件可以預定超聲頻率來運行以通過超聲賦予能量并且將在殼體 中流動的油相和水相混合。殼體通常在其至少一端處被封閉，并且具有至少第一入口，用于 接收油相進入殼體內(nèi)部空間；和第二入口，用于接收水相進入殼體內(nèi)部空間；以及至少一 個出口，油相和水相超聲混合后，水包油乳液通過該出口從殼體中排出。出口自第一和第二 入口縱向設置，使得油相和水相在殼體的內(nèi)部空間中從第一和第二入口縱向流至出口。波導組件包括至少部分地位于殼體的第一和第二入口與出口中間的加長超聲振 桿，并且具有設置成與在殼體中從第一和第二入口至出口流動的第一相和第二相接觸的外 表面；多個分離的攪動構(gòu)件，該攪動構(gòu)件與振桿的外表面相接觸并橫向地從位于第一和第 二入口與出口中間的振桿的外表面向外延伸，并彼此縱向間隔；和阻流組件，該阻流組件位 于殼體的內(nèi)部空間中并且至少部分地從殼體橫向延伸進至振桿以指向在殼體中縱向流動 油相和水相以使其橫向地流進而與攪動構(gòu)件相接觸。構(gòu)造并設置攪動構(gòu)件和振桿用于當振 桿以預定頻率超聲振動時攪動構(gòu)件相對于振桿的動態(tài)運動，并且在相應的預定頻率下以攪 動構(gòu)件的超聲空化模式運行以及油相和水相在腔室中的混合。
本發(fā)明還涉及利用上述超聲混合系統(tǒng)制備乳液的方法。所述方法包括通過第一入 口將第一相輸送進殼體的內(nèi)部空間中；通過第二入口將第二相輸送進殼體的內(nèi)部空間中； 和通過以預定頻率運行的加長超聲波導組件來將第一相和第二相超聲混合。以下，將本發(fā)明的其它特征部分顯現(xiàn)并部分指出。附圖的簡要說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明制備乳液的第一實施方案的超聲混合系統(tǒng)的示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明制備乳液的第二實施方案的超聲混合系統(tǒng)的示意圖。整個附圖中，相應的參照標記表示相應的部件。詳述現(xiàn)在具體參照圖1，在一個實施方案中，超聲混合系統(tǒng)，通常被標示為121，用于混 合相以制備乳液。該系統(tǒng)通常包括處理腔室，被標示為151，可運行該處理腔室以將各種相 超聲混合來形成乳液，并且能夠進一步建立使得在腔室151的殼體中更好地混合的空化模 式。一般相信的是，通過波導組件來產(chǎn)生超聲能量，使得相發(fā)生增大的空化，并產(chǎn)生微 泡。隨著這些微泡隨后崩裂，增大腔室中的壓力以強制使各種相混合以形成乳液。術語“液體”和“乳液”交換使用來表示包含兩相或更多相的制劑，通常是作為分 散相的一相和作為連續(xù)相的一相。此外，相的至少一種為液體如液_液乳液、液_氣乳液、 或包含顆粒物質(zhì)的液體乳液、或其它各種流體。超聲混合系統(tǒng)121被示意于圖1中，并且本文進一步被描述了參照超聲混合系統(tǒng) 中的處理腔室的使用來將各相混合以產(chǎn)生乳液。乳液可以是用于向使用者的皮膚、毛發(fā)和 /或身體提供許多皮膚益處的化妝品乳液。例如，在一個實施方案中，所述化妝品乳液可以 為用于清潔使用者皮膚的水包油乳液。然而，本領域技術人員應當理解的是，盡管本文描述 的是關于水包油乳液，但是在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，超聲混合系統(tǒng)可以被用于將各 種相混合以制備其它類型的乳液。例如，其它適合的乳液可以包括，油包水乳液、水包油包 水乳液、油包水包油乳液、硅氧烷包水乳液、硅氧烷包乙二醇乳液、高內(nèi)相乳液等等。利用本 發(fā)明的超聲處理系統(tǒng)制備的其它乳液還包括手部消毒劑、抗衰老霜、傷口護理漿液、牙齒增 白凝膠、活性和惰性表面清理劑、濕揩巾溶液、曬黑霜、漆、墨、涂料、以及用于工業(yè)及消費者 產(chǎn)品的拋光劑。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，如圖1中所示的，處理腔室151通常是加長的，并 且具有一般的入口端125 (在所示實施方案的方向上的低端)和一般的出口端127 (在所示 實施方案方向上的高端)。構(gòu)造處理腔室151使得至少兩相通常在其出口端125處進入處 理腔室，通常在腔室中縱向流動(例如，沿所示實施方案的方向向上)，并且通常在腔室的 出口端127處離開腔室。本文所使用的術語“高”和“低”是根據(jù)各種附圖所示的處理腔室151的垂直方向， 并且不意在描述在使用中腔室的必要方向。也就是說，盡管腔室151最適合垂直的方向，即 如圖所示，腔室的出口端127在入口端125的上方，但是應當理解的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)， 腔室可以以入口端在出口端的上方來設置，并且兩相隨著它們向下流入腔室來混合，或者 腔室可以不僅僅以垂直方向來設置。此外，its術語“軸向”和“縱向”在本文直接是指腔室151的垂直方向(例如，端對端如圖1所示的實施方案的垂直方向)。術語“橫向(transverse)”、“橫向(lateral) ”和徑向在本 文是指垂直于(例如，縱向)軸向的方向。術語“內(nèi)部”和“外部”也被用來指示橫向于處 理腔室151軸方向的方向，S卩，術語“內(nèi)部”是指朝向腔室內(nèi)部的方向，而術語“外部”是指 朝向腔室外部的方向。處理腔室151的入口端125通常與至少一個適合的輸送系統(tǒng)流體連通，可運行所 述輸送系統(tǒng)以將一相導引至(且更適合的是通過)腔室151中。更具體地，如圖1所示，可 運行兩個輸送系統(tǒng)128和129以導引第一相(未示出)和第二相(未示出)通過腔室151。 通常，輸送系統(tǒng)128、129可以各自獨立地包括一個或多個泵170和171，可運行所述泵以從 相應的源中泵出各個相并通過適合的導管132、134輸送至腔室151的入口端125。理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以構(gòu)造輸送系統(tǒng)128、129以將不止 一種相輸送至處理腔室151。還預期的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以使用不僅僅 是圖1所示出的或者是本文所描述的輸送系統(tǒng)來將一種或多種相輸送至處理腔室151的入 口端125。應當理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，不止一種相可以是指被輸送至處 理腔室入口端的相同相或不同相的兩股流。處理腔室151包括殼體，該殼體限定了腔室151的內(nèi)部空間153，通過該內(nèi)部空間 被輸送至腔室151的至少兩種相從腔室的入口端125流向其出口端127。腔室的殼體151 適當?shù)匕娱L的管155，該管通常至少部分地限定了腔室151的側(cè)壁157。管155可以具 有在那里所形成的一個或多個入口(在圖1中兩個入口通常被標示為156和158)，通過所 述入口，要在腔室151中混合的至少兩種分開的相被輸送至所述腔室的內(nèi)部空間153。本領 域技術人員應當理解的是，殼體的入口端可以包括不止兩個入口、不止三個口、并且甚至不 止四個口。舉例來講，雖然未示出，但是殼體可以包括三個入口，其中，第一入口和第二入口 適當?shù)仄叫?，彼此間隔，而第三入口被設置在自第一入口和第二入口相對的殼體側(cè)壁。本領域技術人員應當認識的是，盡管入口優(yōu)選地在入口端彼此鄰近地被設置，但 是在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，入口可以沿腔室的側(cè)壁彼此間隔很遠來設置(參見圖 2)。具體地，如圖2所示，第一入口 228被設置在入口端的端點(通常被標示為211)，而第 二入口端229被縱向設置在入口端225和出口端227之間。當要被混合的一種或多種相由 于混亂、熱量、或與另一種相或組分之間的相互作用而具有反應性或潛在的不穩(wěn)定性時，這 種類型的構(gòu)造是有益的。這些反應性的組分和/或相可以在遠離第一入口的供選擇的點處 (即，第二入口)被加入。在供選擇的實施方案中，一旦乳液離開腔室，那么反應性組分和/ 或相就可以例如通過用于制備乳液的在線混合器來加入到腔室的外面。再次參照圖1，殼體151可以包括閉合件，該閉合件與側(cè)壁157的縱向相對端連 接并基本上將其封閉，并且在那里具有至少一個出口端165來通常限定處理腔室的出口端 127。供選擇地，在不脫本發(fā)明范圍的情況下，殼體包括閉合件，該閉合件與側(cè)壁的縱向相對 端連接并基本上將其封閉，并且具有至少一個入口端228(參見圖2)。腔室的側(cè)壁(例如， 由加長管所限定的)具有與波導組件(如下所述)在一起的內(nèi)部表面，并且閉合件限定了 腔室的內(nèi)部空間。在圖1所示的實施方案中，管155通常是圓柱形的，使得腔室側(cè)壁157在橫截面上 通常是環(huán)形的。然而，預期的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，腔室側(cè)壁157的橫截面可以不僅僅是 環(huán)形的，如多邊形或其它適合的形狀。所示腔室151的腔室側(cè)壁157適合用透明的材料來構(gòu)造，盡管理解的是，只要材料與在腔室中混合的相、腔室運行時的壓力以及腔室中的其它 環(huán)境條件(如，溫度)是相容的，那么任何材料都可以被使用。波導組件，通常被標示為203，在腔室151的內(nèi)部空間153中至少部分地縱向延伸 來通過超聲賦予流過腔室151的內(nèi)部空間153的相(和它們得到的乳液)能量。具體地， 所示實施方案的波導組件203從腔室151的低端或入口端125縱向向上延伸進所述腔室 的內(nèi)部空間153內(nèi)直至位于入口(例如，示為156的入口)與出口(例如，示為165的出 口 )中間的波導組件的終端113。盡管在圖中示為從入口端縱向延伸至腔室151的內(nèi)部空 間153，但是本領域技術人員應當理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，波導組件可以 從出口端縱向向下延伸至內(nèi)部空間(參見圖2)；即，波導組件可以在腔室中倒置。此外，在 不脫離本發(fā)明范圍的情況下，波導組件可以從腔室的殼體側(cè)壁橫向延伸通過所述腔室的內(nèi) 部空間。通常，如本文以下將描述的，直接或間接地將波導組件203安裝至腔室殼體151。還是參見圖1，波導組件203適當?shù)匕娱L的振桿組件，通常被標示為133，所述 組件被整體地設置在殼體151的內(nèi)部空間153中，并且位于入口 156、158與出口 165的中 間，以浸沒到腔室151中被處理的液體中，并且更適合地，在所示的實施方案中，所述組件 與腔室的側(cè)壁157同軸排列。振桿組件133具有的外表面107與側(cè)壁157的內(nèi)表面167 — 起限定了在腔室151的內(nèi)部空間153中的流動路徑，兩種或更多種相(以及得到的乳液) 沿所述路徑流過腔室中的振桿(流動路徑的該部分在本文廣泛是指超聲處理區(qū))。振桿組 件133具有限定了振桿組件終端的高端(并因此為波導組件的終端113)和縱向相對的低 端111。雖然未示出，但是特別優(yōu)選的是，波導組件203還包括變幅桿(booster)，所述變幅 桿在其上端處與振桿組件133的下端111相連接，并且與振桿組件133的下端111同軸排 列。然而，理解的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，波導組件203可以僅包括振桿組件133。預期的 是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以將變幅桿整體地設置在腔室殼體151的外部，并且 將振桿組件安裝在腔室殼體151之上。波導組件203，且更具體地為變幅桿，被適當?shù)匕惭b在腔室的殼體151上，例如，通 過安裝構(gòu)件(未示出)安裝在限定了腔室側(cè)壁157的管155的高端，所述安裝構(gòu)件被構(gòu)造 以從處理腔室壁將波導組件(該波導組件在運行期間超聲振動)振動分離。也就是說，所 述安裝構(gòu)件阻止了將波導組件203縱向和橫向的機械振動輸送至腔室的殼體151，同時維 持了波導組件(且更具體地為振桿組件133)在腔室殼體的內(nèi)部空間153中的希望的橫向 位置，并且允許在腔室殼體內(nèi)振桿組件的縱向和橫向的位移。安裝構(gòu)件還至少部分地(例 如，沿變幅桿和振桿組件的低端)封閉了腔室151的出口端125。適合的安裝構(gòu)件的構(gòu)型的 實例被說明并描述在第6，676，003號美國專利中，在此將其在與本文相一致的程度上引入 本文作為參考。在一個特別適合的實施方案中，安裝構(gòu)件為單片構(gòu)型。甚至更適合地，所述安裝構(gòu) 件可以與變幅桿(并且更普遍地與波導組件203)組裝形成。然而，理解的是，在本發(fā)明的 范圍內(nèi)，安裝構(gòu)件可以與波導構(gòu)件分開構(gòu)造。還理解的是，安裝構(gòu)件的一個或多個部件可以 被分開構(gòu)造并且適當?shù)剡B接或另外組裝在一起。在一個適合的實施方案中，安裝構(gòu)件還被構(gòu)造成通常是剛性的(例如，抵抗荷載 下的靜態(tài)位移)以使得將波導組件203在腔室151的內(nèi)部空間153內(nèi)保持適當排列。例如， 在一個實施方案中，剛性的安裝構(gòu)件可以由非彈性材料來構(gòu)造，更適合的是金屬，并且甚至
8更適合的是與構(gòu)造變幅桿(且更廣泛地是波導組件203)的金屬相同的金屬。然而，術語 “剛性的”不意在表示安裝構(gòu)件不能夠相應于波導組件203的超聲振動來動態(tài)撓曲和/或彎 曲。在其它實施方案中，剛性安裝構(gòu)件可以由彈性材料來構(gòu)造，所述彈性材料足以抵抗荷載 下的動態(tài)位移，但另外能夠相應于波導組件203的超聲振動來動態(tài)撓曲和/或彎曲。包括至少激勵器(未示出)和能量源(未示出)的適合的超聲驅(qū)動系統(tǒng)131 被置于腔室151的外部，并且有效地與變幅桿(未示出)(且更普遍地為波導組件203) 連接以賦予波導組件能量使其超聲機械振動。適合超聲驅(qū)動系統(tǒng)131的實例包括購自 Dukane Ultrasonic of St. Charles, Illinois 的 Model 20A3000 系統(tǒng)，和購自 Herrmann Ultrasonics of Schaumberg, Illinois 的 Model 2000CS 系統(tǒng)。在一個實施方案中，驅(qū)動系統(tǒng)131能夠以大約15kHz至大約IOOkHz的頻率來運行 波導組件203，更適合的以大約15kHz至大約60kHz的頻率來運行波導組件203，并且甚至 更適合的以大約20kHz至大約40kHz的頻率來運行波導組件203。這樣的超聲驅(qū)動系統(tǒng)131 為本領域技術人員所熟知，且不需要在本文中進一步描述。然而未說明，在一些實施方案中，處理腔室可以包括不止一個具有至少兩個振桿 組件的波導組件，用于超聲處理并將相混合在一起以制備乳液。如上所述，處理腔室包括殼 體，該殼體限定了腔室的內(nèi)部空間，相通過所述內(nèi)部空間自入口端來輸送。殼體包括加長的 管，所述管至少部分地限定了腔室的側(cè)壁。像僅僅包括如上說述的一個波導組件的實施方 案，管可以具有在那里形成的不止兩個入口端，在腔室內(nèi)要被混合的至少兩相通過所述入 口端被輸送至其內(nèi)部空間，并且乳液通過至少一個出口端離開腔室。在這樣的實施方案中，兩個或更多個波導組件在腔室的內(nèi)部空間中至少部分地縱 向延伸以超聲地賦予能量并將流過腔室內(nèi)部空間的相混合(且為得到的乳液)。各個波導 組件分別包括加長的振桿組件，各個振桿組件被整體地置于殼體的內(nèi)部空間內(nèi)，并位于入 口與出口的中間，以完全浸沒在腔室中混合的相中。各個振桿組件可以獨立地如本文更詳 細地描述來構(gòu)造的(包括，振桿、以及多個攪動構(gòu)件和阻流組件)。再次參照圖1，振桿組件133包括加長的、通常為具有外表面107的圓柱形振桿 105，以及兩個或更多個(即，多個)與振桿連接且至少部分地從振桿的外表面橫向伸出的 攪動構(gòu)件137，并且彼此縱向間隔。振桿適當?shù)某叽鐬榈扔谡駰U共振波長的大約1/2的長度 (此外，一般以1/2波長來表示)。在一個具體的實施方案中，適當?shù)貥?gòu)造振桿105在前述 的超聲頻率范圍內(nèi)共振，且最適當?shù)氖?0kHz。例如，可以適當?shù)匾遭伜辖?例如，Ti6Al4V) 來構(gòu)造振桿105，并且限定其尺寸以在20kHz下產(chǎn)生共振。1/2波長的振桿105在這樣的頻 率下運行，且因此具有大約4英寸至大約6英寸的長度(相當于1/2波長)，更適合地為大 約4. 5英寸至大約5. 5英寸，甚至更適合地為大約5. 0英寸至大約5. 5英寸，并且最適合地 為大約5. 25英寸(133. 4mm)。然而，理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，處理腔室151 可以包括振桿105，振桿105的尺寸具有任意個1/2波長的增量。在一個實施方案中(未示出)，攪動構(gòu)件137包括一系列五個墊圈形狀的環(huán)，所述 環(huán)在振桿的周圍連續(xù)延伸，彼此縱向間隔，并且橫向地從振桿的外表面向外延伸。在該方式 中，各個攪動構(gòu)件相對于振桿的振動位移在振桿周圍是相對一致的。然而，理解的是，不需 要每個攪動構(gòu)件都在振桿的周圍連續(xù)。例如，攪動構(gòu)件可以被輻條、葉片、翅片或從振桿的 外表面橫向向外延伸的其它的分離結(jié)構(gòu)構(gòu)件來代替。例如，如圖1所示，五個攪動構(gòu)件中的
9一個以T字形701的形式。具體地，T字形攪動構(gòu)件701圍繞著波節(jié)區(qū)域。已發(fā)現(xiàn)，T字形 構(gòu)件產(chǎn)生強大的徑向(例如，水平的)聲波，其進一步增大的如本文詳細描述的空化效應。以尺寸舉例來說，圖1所示的實施方案的振桿構(gòu)件133具有大約5. 25英寸 (133.4mm)的長度，環(huán)137中的一個適合鄰近振桿105的終端113 (且因此為波導組件203 的終端)來設置，并且更適合地自振桿105的終端以大約0. 063英寸(1. 6mm)縱向間隔。在 其它實施方案中，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，最高環(huán)可以被放置在振桿的終端。環(huán)137各個為大約 0. 125英寸(3. 2mm)的厚度，并且以相距大約0. 875英寸(22. 2mm)的彼此(在環(huán)的相對表 面之間)縱向間隔。理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，攪動構(gòu)件137的數(shù)目(例如，在所示實 施方案中的環(huán))可以小于或大于五個。還理解的是，在攪動構(gòu)件137之間的縱向間隔可以 不僅僅如圖1所示以及如上所述的(例如，要么緊密要么間隔很遠)。此外，盡管圖1所示 的環(huán)137彼此縱向等距間隔，但是供選擇預期的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在不止兩個攪動構(gòu) 件存在的情況下，在縱向連續(xù)的攪動構(gòu)件之間的間隔不需要是均勻的。具體地，攪動構(gòu)件137的位置當振桿組件133振動時，至少部分地為攪動構(gòu)件預期 的振動位移的函數(shù)。例如，在圖1所示的實施方案中，振桿組件133具有通常位于振桿105 縱向中心的波節(jié)區(qū)域(即，在第三個環(huán)處)。如本文所使用的并且如圖1具體顯示的，振桿 105的“波節(jié)區(qū)域”是指振桿構(gòu)件的縱向區(qū)域或段，沿該區(qū)域或段在振桿超聲振動期間發(fā)生 很小(或沒有)縱向位移，而振桿的橫向(例如，在所示實施方案中徑向)位移通常被最大 化。振桿組件133的橫向位移適當?shù)匕ㄕ駰U的橫向擴展，但還可以包括振桿的橫向位移 (例如，彎曲)。在圖1所示的實施方案中，半波長的振桿105的構(gòu)型使得波節(jié)區(qū)域具體由存在的 波節(jié)平面來限定(即，橫向于振桿構(gòu)件的平面，在此處不發(fā)生縱向位移而橫向位移通常最 大)。有時該平面還指“波節(jié)平面”。于是，位于縱向遠離振桿105的波節(jié)區(qū)域的攪動構(gòu)件 137(例如，在所示實施方案中，環(huán))將主要經(jīng)歷縱向位移，而在縱向上更接近波節(jié)區(qū)域的攪 動構(gòu)件，相對于縱向末梢的攪動構(gòu)件，將經(jīng)歷增大的橫向位移和縱向的減小位移。理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以構(gòu)造振桿105使得波節(jié)區(qū)域不僅 僅位于振桿構(gòu)件的縱向中心。還理解的是，攪動構(gòu)件137中的一個或多個可以縱向地位于 振桿上，當振桿105超聲振動時，使其經(jīng)歷相對于振桿的縱向位移和橫向位移。仍然參照圖1，將攪動構(gòu)件137充分地構(gòu)造(例如，在材料和/或尺寸如厚度和橫 向長度上，所述橫向長度為攪動構(gòu)件從振桿105的外表面107橫向延伸出去的距離)以有 助于動態(tài)運動，且特別是攪動構(gòu)件相應于振桿超聲振動的動態(tài)撓曲/彎曲。在一個特別適 當?shù)膶嵤┓桨钢?，波導組件203在處理腔室中以給定的超聲頻率來運行(或者在本文是指 波導組件的預定頻率)，并且將特定的液體在腔室151中處理，將攪動構(gòu)件137和振桿105 適當?shù)貥?gòu)造以運行攪動構(gòu)件，這在本文是指以預定頻率的超聲空化模式。如本文所使用的，攪動構(gòu)件的超聲空化模式是指攪動構(gòu)件的振動位移足以導致以 預定超聲頻率制備的乳液的空化(即，在液體中的形成、生長、和氣泡的爆破)。例如，在 流進腔室中的乳液的至少一相包括含水相，并且要運行的波導組件203的超聲頻率為大約 20kHz (以預定超聲頻率)的情況下，適當?shù)貥?gòu)造攪動構(gòu)件137中的一個或多個以提供至少 1.75mils(即，0.00175英寸、或0.044mm)的振動位移以建立攪動構(gòu)件的空化模式。相似地，當乳液的至少一相為疏水相(例如，油)，且超聲頻率為大約20kHz時，適當?shù)貥?gòu)造攪動 構(gòu)件137中的一個或多個以提供至少1. 75mil的振動位移以建立攪動構(gòu)件的空化模式。理解的是，可以將波導組件203不同地構(gòu)造(例如，在材料、尺寸等方面)以實現(xiàn) 與要制備的特定乳液相關的希望的空化模式。例如，隨著混合以制備乳液的相的粘度的變 化，攪動構(gòu)件的空化模式可能需要變化。在特別適合的實施方案中，攪動構(gòu)件的空化模式相當于攪動構(gòu)件的共振模式，從 而攪動構(gòu)件的振動位移相對于振桿的位移而增大。然而，理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的 情況下，空化可以發(fā)生在攪動構(gòu)件不在其共振模式運行的情況下，或甚至發(fā)生在大于振桿 位移的振動位移的情況下。在一個適合的實施方案中，至少一個、且更適合的全部攪動構(gòu)件的橫向長度對攪 動構(gòu)件的厚度的比率為大約2 1至大約6 1。作為另一個實例，各個環(huán)從振桿105的外 表面107向外橫向延伸大約0.5英寸(12. 7mm)的長度，且各個環(huán)的厚度大約為0. 125英寸 (3. 2mm)，使得各個環(huán)橫向長度對厚度的比率為大約4 1。然而，理解的是，在不脫離本發(fā) 明范圍的情況下，攪動構(gòu)件的厚度和/或橫向長度可以不僅僅是如上所述的環(huán)的厚度和/ 或橫向長度。而且，盡管各個攪動構(gòu)件137(環(huán))可以適當?shù)鼐哂邢嗤臋M向長度和厚度， 但是理解的是，攪動構(gòu)件可以具有不同的厚度和/或橫向長度。在上述實施方案中，攪動構(gòu)件的橫向長度還至少部分地限定流動路徑的尺寸(以 及至少部分的方向)，在腔室的內(nèi)部空間中的相或其它可流動組分沿所述路徑流過振桿。例 如，振桿具有大約0.875英寸(22.2mm)的半徑，且如上所述各個環(huán)的橫向長度為大約0. 5 英寸(12.7mm)。殼體側(cè)壁的內(nèi)表面半徑為大約1. 75英寸(44. 5mm)，使得在各個環(huán)與殼體 側(cè)壁的內(nèi)表面之間的橫向間隔為大約0. 375英寸(9. 5mm)。預期的是，在不脫離本發(fā)明范圍 的情況下，腔室側(cè)壁的內(nèi)表面與振桿外表面之間的間隔，和/或腔室側(cè)壁的內(nèi)表面與攪動 構(gòu)件之間的間隔，可以大于或小于如上所述的。通常，振桿105可以以具有適合的聲學和力學性質(zhì)的金屬來制造。用于制造振桿 105的適合的金屬的實例包括，但不限于，鋁、蒙乃爾合金、鈦、不銹鋼、和一些合金鋼。還預 期的是，可以使用另一種金屬(如，且舉幾種，銀、鉬、金、鈀、二氧化鉛、和銅)來涂覆全部或 部分的振桿105。在一個特別適合的實施方案中，以與振桿105相同的材料來制造攪動構(gòu)件 137，且所述攪動構(gòu)件可適合地與振桿形成一體。在其它實施方案中，振桿137中的一個或 多個可以替代地與振桿105分開形成或連接到振桿上。盡管圖1中所示的攪動構(gòu)件137 (例如，環(huán))相對平，即橫截面大致為矩形，但是在 不脫離本發(fā)明范圍的情況下，理解的是，環(huán)可以具有不僅僅是矩形的橫截面。在該實例中， 使用的術語“橫截面”是指相對于振桿外表面107的沿橫向方向上(即，在所示實施例中徑 向的)的橫截面。此外，如在圖1中所示的最前兩個和最后兩個攪動構(gòu)件137 (例如，環(huán))， 僅被制造以具有橫向的部件，預期的是，攪動構(gòu)件中的一個或多個可以具有至少一個縱向 (例如，軸向)部件以在波導組件203超聲振動期間，利用振桿的橫向振動位移(例如，在圖 1所示的第三個攪動構(gòu)件處)。如圖1所示最佳的，波導組件(例如，所示實施方案中振桿105的)的終端113適 當?shù)刈栽趫D1中出口端127處的出口 165縱向設置，以限定本文所指的緩沖區(qū)(即，縱向越 過波導組件終端203的腔室151的內(nèi)部空間153的位置)以使得從終端112下游流至腔室151的出口端127的作為相的組分(以及得到的乳液)更均勻的混合。例如，在一個適當?shù)?實施方案中，緩沖區(qū)具有空的體積(即，在緩沖區(qū)內(nèi)，腔室殼體151中的部分開放空間的體 積)，其中，該緩沖區(qū)空體積對波導組件終端上游的腔室殼體內(nèi)部剩余空間的空體積的比率 適當?shù)貫榇蠹s0.01 1至大約5.0 1，且更適當?shù)貫榇蠹s1 1。提供所示的緩沖區(qū)是特別合適的，在該緩沖區(qū)中，腔室151被用于將相混合在一 起以形成乳液，因為在波導組件203的終端113與腔室151的出口 165之間的縱向間隔提供 了足夠的空間以在乳液通過出口 127離開腔室之前，攪動流動的混合乳液至大體穩(wěn)定。這 是特別有用的，如在所示的實施方案中，其中攪動構(gòu)件137中的一個被設置在振桿113的終 端處或者振桿113的附近。盡管這樣的設置當乳液流過振桿113的終端時，導致了有益的 乳液返混，但是希望的是，這樣的經(jīng)攪動的流動在離開腔室之前至少部分穩(wěn)定。然而，理解 的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，振桿105的終端113可以比圖1所示的更接近于出口 端127，并且可以基本上鄰近出口 165來省略緩沖區(qū)。此外，阻流組件，通常被標示為245，位于腔室殼體151的內(nèi)部空間153中，并且特 別通常地橫向鄰近側(cè)壁157的內(nèi)表面167，并且通常與振桿105橫向相對。在一個適當?shù)?實施方案中，阻流組件245包括一個或多個鄰近殼體側(cè)壁157的內(nèi)表面167設置的阻流構(gòu) 件247，并且至少部分地從側(cè)壁的內(nèi)表面167向內(nèi)延伸至振桿105。更適合地，一個或多個 阻流構(gòu)件247從殼體側(cè)壁內(nèi)表面167橫向向內(nèi)延伸至與從振桿105的外表面向外延伸的攪 動構(gòu)件137縱向錯開的位置。本文所使用的術語“縱向錯開”意思是與振桿105的縱向軸 平行繪制的縱向線既穿過攪動構(gòu)件137又穿過阻流構(gòu)件247。作為一個實例，在所示的實施 方案中，阻流組件245包括四個，通常是環(huán)形的阻流構(gòu)件247 (即，圍繞振桿連續(xù)延伸)與五 個攪動構(gòu)件237縱向錯開。作為一個更具體的實施例，如圖1所示的四個環(huán)形阻流構(gòu)件247具有與在之前的 尺寸實施例中的攪動構(gòu)件137相同的厚度(S卩，0. 125英寸(3. 2mm))，并且環(huán)與環(huán)之間縱向 間隔(即，0.875英寸(22.2mm))以相等的彼此間縱向間隔(例如，在連貫的阻流構(gòu)件的相 對面之間)來設置。各個環(huán)形的阻流構(gòu)件247具有大約0. 5英寸(12. 7mm)的橫向長度(例 如，殼體側(cè)壁157的內(nèi)表面167向內(nèi))，使得阻流構(gòu)件的最內(nèi)邊緣越過攪動構(gòu)件137(例如， 環(huán))的最外邊緣來向內(nèi)橫向延伸。然而，理解的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，阻流構(gòu)件247不需 要越過振桿105的攪動構(gòu)件137的最外層向內(nèi)橫向延伸。于是將理解的是，阻流構(gòu)件247延伸至相(且為得到的乳液)的流動路徑中，所述 相在腔室151的內(nèi)部空間153內(nèi)流過振桿105(例如，在超聲處理區(qū)內(nèi))。這樣，阻流構(gòu)件 247阻止了相沿腔室側(cè)壁157的內(nèi)表面167流過振桿105，并且更適合地，阻流構(gòu)件有助于 相橫向流進至振桿，使它們流過振桿的攪動構(gòu)件，從而有助于相的超聲能量化(即，攪動) 來引發(fā)相的混合以形成乳液。在一個實施方案中，為了防止氣泡沿側(cè)壁157的內(nèi)表面167和橫穿各個阻流構(gòu)件 247下側(cè)面的淤塞或以其它方式產(chǎn)生氣泡，例如，作為在腔室中攪動相的結(jié)果，可以在各個 阻流構(gòu)件(未示出)的外邊緣形成一系列的槽口(寬廣的開口)以有助于在阻流構(gòu)件的外 表面與腔室側(cè)壁的內(nèi)表面之間的氣體(例如，氣泡)的流動。例如，在一個特別優(yōu)選的實施 方案中，四個這樣的槽口彼此等距地形成在各個阻流構(gòu)件的外邊緣。理解的是，在本發(fā)明的 范圍內(nèi)，可以不僅僅在圍繞殼體的阻流構(gòu)件的外邊緣處，而在阻流構(gòu)件中形成開口。還理解
12的是，這些槽口的數(shù)目可以大于或小于四個，如上所述的，并且甚至可以被完全忽略。還預期的是，阻流構(gòu)件247不需要是環(huán)形的或以其它方式連續(xù)圍繞振桿105。例 如，阻流構(gòu)件247可以斷續(xù)地圍繞振桿105來延伸，如以輻條、桿、段或其它從鄰近殼體側(cè)壁 157的內(nèi)表面167橫向向內(nèi)延伸的分離的結(jié)構(gòu)形式。術語“連續(xù)的”是指連續(xù)圍繞振桿延伸 的阻流構(gòu)件247不包括彼此鄰接設置的兩個或多個弓形段的阻流構(gòu)件，即，只要在這樣的 段之間沒有明顯的溝形成。適合的阻流構(gòu)件的構(gòu)型被公開在第11/530,311號美國系列申 請中(于2006年9月8日提交的)，在此將其以與本文相一致的程度引入本文作為參考。而且，盡管圖1中所示的各個阻流構(gòu)件247通常是平的，例如，通常具有薄的矩形 橫截面，但是預期的是，各個阻流構(gòu)件中的一個或多個通常不僅僅是平的，或橫截面是矩形 的，以進一步有助于氣泡沿腔室151的內(nèi)部空間153來流動。在該實例中所使用的術語“橫 截面”是指沿一個橫向的方向(例如，在實施方案中所示的相對于振桿的外表面107徑向 的)的橫截面。如上所述，在一些實施方案中，波導組件可以在腔室中倒置。具體地，如圖2所示， 波導組件303被安裝在出口端227處，并且在腔室殼體251的內(nèi)部空間253內(nèi)向下縱向延 伸。第一和第二相(未示出)通過入口 228和229進入腔室251，并且縱向向上流向振桿 213的終端(且，如所示，波導組件的終端)，在此處，相通過超聲被賦予能量并混合以形成 乳液。一旦混合，乳液就流到腔室251的出口端227并且通過出口端265離開腔室251。在一個實施方案中，雖然未示出，超聲混合系統(tǒng)還可以包括位于處理腔室出口端 的過濾器組件。許多乳液，當開始被制備時，可以包含在各種相中的一種或多種組分，所述 相彼此吸引并且可以團聚成大球。此外，許多次，在經(jīng)制備的乳液中的顆粒可以隨時間而穩(wěn) 定，并且彼此吸引以形成大球；被稱為再聚集。這樣，過濾器組件可以在乳液被輸送以用于 消費者使用的最終產(chǎn)品之前，將在乳液中形成的較大的顆粒球過濾出。具體地，構(gòu)造過濾器 組件來將尺寸大于大約0. 2微米的顆粒濾出。具體地，在一個特別優(yōu)選的實施方案中，過濾器組件覆蓋了出口的內(nèi)表面。過濾器 組件包括具有大約0. 5微米至大約20微米的孔尺寸的過濾器。更適合地，過濾器組件包括 具有大約1微米至大約5微米孔尺寸的過濾器。用于過濾器組件的過濾器的孔的尺寸和數(shù) 目將通常取決于要在處理腔室中混合的制劑(和它的組分)。脫氣裝置也可以被包括在超聲混合系統(tǒng)中，例如，一旦經(jīng)制備的乳液離開處理腔 室，所述乳液就流入脫氣裝置中，在所述脫氣裝置中，將過量的氣泡在乳液被用作消費者的 最終產(chǎn)品(如，化妝品制劑)之前，將過量的氣泡去除。一種特別優(yōu)選的脫氣裝置為連續(xù)流動的氣體-液體氣旋分離器，如購自 NATCO(Houston, Texas)的。然而，本領域技術人員應當理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的 情況下，通過離心運動將氣體從乳液中分離的任何其它系統(tǒng)都可以適當?shù)乇皇褂?。在根?jù)本發(fā)明超聲混合系統(tǒng)的一個實施方案的運行中，混合系統(tǒng)(更具體地為處 理腔室)被用于將兩相或更多相混合在一起以形成乳液。具體地，通過導管將至少第一相 輸送至(例如，利用通過如上所述的泵)在處理腔室殼體中形成的第一入口，而通過分離 的導管將第二相輸送至(例如，利用通過如上所述的泵)在處理腔室殼體中形成的第二入 口。所述相可以是本領域已知用于形成乳液的任何適合的相。適合的相可以包括，例如，油 相、水相、硅氧烷相、乙二醇相，及其組合。當以各種組合混合時，所述相形成乳液，如水包油
13乳液、油包水乳液、水包油包水乳液、油包水包油乳液、硅氧烷包水乳液、水包硅氧烷包水乳 液、硅氧烷包乙二醇乳液、高內(nèi)相乳液、水凝膠等等。高內(nèi)相乳液為本領域所熟知，并且通常 是指具有大約70% (以乳液總重量計的)至大約80%的油相(以乳液總重量計的)的乳 液。此外，如本領域技術人員已知的，“水凝膠”是指用流變改性劑或增稠劑增稠以形成凝膠 的親水基。例如，由用已被堿中和的卡波姆來增稠的水組成的基來形成水凝膠。在不限定的情況下，本發(fā)明將描述利用本文所描述的超聲混合系統(tǒng)來制備水包油 乳液的方法。應該認識到的是，盡管描述了關于制備水包油乳液，但是在不脫離本發(fā)明范圍 的情況下，可以利用一般方法來制備任何以上列舉的乳液。通常，用于制備水包油乳液的方 法包括通過第一入口將第一相(即，油相)輸送至處理腔室殼體的內(nèi)部空間，而通過第二 入口將第二相(即，水相)輸送至處理腔室殼體的內(nèi)部空間。通常，如以上更詳細描述的， 第一入口和第二入口沿處理腔室殼體的側(cè)壁平行地設置。在供選擇的實施方案中，第一入 口和第二入口被設置在處理腔室殼體的相對側(cè)壁上。盡管本文已描述了兩個入口，但是本 領域技術人員應當理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以使用不止兩個入口來輸 送各種要混合的相。特別優(yōu)選的水包油乳液可以用包含大約0. (以油相總重量計)至大約99% (以油相總重量計)的油的油相來制備乳液。更適合地，所述油相包含大約(以油相總 重量計)至大約80% (以油相總重量計)的油，并且更適合地，包含大約5% (以油相總重 量計)至大約50% (以油相總重量計)的油。所述油可以是天然油、合成油，及其組合。術語“天然油”意在包括油、精油，及其組合。適合的油包括杏仁油、鱷梨油、巴巴 蘇油、琉璃苣油、山茶油、芥花籽油、胡蘿卜油、腰果油、蓖麻油、櫻桃核油、墨西哥油、椰油、 鱈魚肝油、玉米胚芽油、玉米油、棉籽油、蛋油、環(huán)氧化大豆油、月見草油、葡萄籽油、榛果油、 雜交紅花油、雜交葵花籽油、氫化蓖麻油、氫化月桂蓖麻油、氫化椰油、氫化棉籽油、氫化魚 油、氫化鯡魚油、氫化貂油、氫化大西洋胄胸鯛油、氫化棕櫚仁油、氫化棕櫚油、氫化花生油、 氫化鯊魚肝油、氫化大豆油、氫化蔬菜油、羊毛脂和羊毛脂的衍生物、甘藍油(Lesquerella Oil)、亞麻籽油、澳洲堅果油、馬來酸化大豆油、白芒花籽油、鯡魚油、貂油、辣木油、被孢霉 油、牛蹄油、橄欖莢油、橄欖油、大西洋胄胸鯛油、棕櫚仁油、棕櫚油、桃仁油、花生油、金毛狗 脊油(Pengawar Djambi Oil)、開心果油、油菜籽油、米糠油、紅花油、芝麻油、鯊魚肝油、大 豆油、葵花籽油、甜杏仁油、牛油、蔬菜油、胡桃油、麥麩脂質(zhì)、麥芽油、莪術油、各種其它植物 的油提取物、以及其它蔬菜油或部分氫化的蔬菜油等，及其混合物。適合的精油包括，茴香精油(Anise Oil)、香蜂草精油、羅勒精油、美國薄荷精油、 香檸檬精油、白樺精油、苦杏精油、苦桔精油、金盞花精油、加州榧精油、葛縷子精油、小豆蔻 精油、春黃菊精油、肉桂精油、南歐丹參精油(clary oil)、丁香葉精油、丁香精油、芫荽精 油、地中海柏精油、桉精油、茴香精油(Fennel Oil)、桅子精油、斑點老灌草精油、姜精油、葡 萄果精油、啤酒花精油、山香精油、靛青灌木精油、素馨花精油、杜松精精油、奇異果精油、月 桂精油、薰衣草精油、檸檬草精油、檸檬精油、菩提精油、歐當歸精油、紅菊精油、母菊精油、 麝香玫瑰精油、肉豆蔻精油、乳香精油、桔花精油、桔精油、廣霍香精油、唇萼薄荷精油、辣薄 荷精油、長葉松精油、長葉松焦餾精油、薔薇果精油、迷迭香精油、玫瑰精油、蕓香精油、藥鼠 尾草精油、接骨木精油、檀香精油、黃樟精油、銀杉精油、留蘭香精油、甜馬郁蘭精油、甜紫羅 蘭精油、焦餾精油、茶樹精油、麝香草精油、野薄荷精油、西洋耆草精油、伊蘭樹精油等等，以及它們的混合物。一些優(yōu)選的天然油包括，但不限于，鱷梨油、杏仁油、巴巴蘇油、琉璃苣油、山茶油、 芥花籽油、蓖麻油、椰油、玉米油、棉籽油、月見草油、氫化棉籽油、氫化棕櫚仁油、馬來酸化 大豆油、白芒花籽油、棕櫚仁油、磷脂、油菜籽油、玫瑰果籽油、向日葵油、大豆油等，及其混 合物。術語“合成油”意在包括合成油、酯、硅氧烷、其它潤膚劑，及其組合。適合的合成 油的實例包括礦脂和基于礦脂的油；礦物油；礦物凝膠；異鏈烷烴；聚二甲基硅氧烷，如聚 甲基硅氧烷、環(huán)狀聚甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷醇、聚三甲基硅氧烷、聚 烷基二甲基硅氧烷、聚烷基甲基硅氧烷、聚烷基二甲基硅氧烷共聚多元醇；有機硅氧烷，即， 其中有機官能化可以選自烷基、苯基、胺、聚乙二醇、胺_ 二醇、烷基芳基、甲酰基等等；硅氧 烷，如硅氧烷彈性體、苯基硅氧烷、聚烷基三甲基硅氧烷、聚烷基二甲基硅氧烷交聯(lián)聚合物、 環(huán)狀聚甲基硅氧烷；樹膠；樹脂；脂肪酸酯(C6-C28的脂肪酸和C6-C28的脂肪醇的酯)；甘油 酯及衍生物；脂肪酸酯的乙氧化物；烷基乙氧化物；C12-C28脂肪醇；C12-C28脂肪酸；C12-C2Jg 肪醇醚；丙二醇酯及衍生物；烷氧化羧酸；烷氧化醇；脂肪醇；格爾貝特醇；格爾貝特酸；格 爾貝特酯；以及其它化妝品可接受的潤膚劑。適合的酯的具體實例可以包括，但不限于，十六酸鯨蠟酯、十六酸十八酯、硬脂酸 鯨蠟酯、月桂酸異丙酯、肉豆蔻酸異丙酯、十六酸異丙酯，及其組合。除了油之外，水包油乳液的油相還可以包括一種或多種表面活性劑和/或抗氧化 劑。然而，應該認識到的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，所述油相可以不包含表面活性 劑/抗氧化劑。此外，由于超聲處理系統(tǒng)產(chǎn)生的空化，當使用表面活性劑時，需要加入較少 的表面活性劑。盡管本文在油相中進行了描述，但是本領域技術人員應當理解的是，在不脫 離本發(fā)明范圍的情況下，除了將一種或多種表面活性劑加入到油相之外還可以將一種或多 種表面活性劑加入到水相，或從將一種或多種表面活性劑加入到油相和將一種或多種表面 活性劑加入到水相中擇一。如上所述，通常利用表面活性劑來制備乳液，因為表面活性劑可以有助于乳液的 整體的清潔、乳化的性質(zhì)。此外，表面可以被利用以提供對于皮膚而言溫和的乳液，并且其 使得從使用者除去精油的可能性小，從從使用者除去精油引起刺激。優(yōu)選地，油相含有大約 0. 1% (以油相總重量計)至大約20% (以油相總重量計)的表面活性劑。更適合地，油相 含有大約(以油相總重量計)至大約15% (以油相總重量計)的表面活性劑，并且甚 至更適合地含有大約2% (以油相總重量計)至大約10% (以油相總重量計)的表面活性 劑。適合的表面活性劑可以為非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活 性劑、兩性表面活性劑、及其組合。適合的陰離子表面活性劑包括，例如，烷基硫酸鹽、烷基 醚硫酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、α "烯烴磺酸鹽、烷基硫酸鹽的堿金屬鹽或銨鹽、烷基醚硫酸 鹽的堿金屬鹽或銨鹽、烷基磷酸鹽、硅氧烷磷酸鹽、烷基甘油基磺酸鹽、烷基磺基琥珀酸鹽、 烷基?；撬猁}、?；；撬猁}、烷基肌氨酸鹽、?；“彼猁}、磺基乙酸鹽、烷基磷酸酯、單 烷基琥珀酸鹽、單烷基馬來酸鹽、磺基乙酸鹽、?；u乙基磺酸鹽、烷基羧酸鹽、磷酸酯、磺 基琥珀酸鹽(例如，二辛基磺基琥珀酸鈉)，及其組合。陰離子表面活性劑的具體的實例 包括月桂基硫酸鈉、月桂基醚硫酸鈉、月桂基磺基琥珀酸銨、月桂基硫酸銨、月桂基醚硫酸銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、椰油基羥乙基磺酸鈉、月桂醇羥乙基鈉， N-月桂基肌氨酸鈉，及其組合。適合的陽離子表面活性劑包括，例如，烷基銨鹽、聚合銨鹽、烷基吡啶鐺鹽、芳基銨 鹽、烷基芳基銨鹽、硅氧烷季銨化合物，及其組合。陽離子表面活性劑的具體實例包括山崳 基三甲基氯化銨、硬脂基二甲基芐基氯化銨(stearlkonium chloride)、二硬脂基二甲基芐 基氯化銨、谷氨酸氯化己炔、聚六亞甲基雙胍(PHMB)、西吡氯銨、氯化苯銨、苯扎氯銨，及其 組合。適合的兩性表面活性劑包括，例如，甜菜堿；烷基酰氨甜菜堿；硫代甜菜堿；N-烷 基甜菜堿；磺基甜菜堿；兩性乙酸鹽；兩性二乙酸鹽；咪唑啉羧酸鹽；肌氨酸鹽；?；鶅尚?氨基乙酸鹽，如椰油基兩性羧基氨基乙酸鹽和?；鶅尚员猁}；及其組合。兩性表面活性 劑的具體實例包括，椰油酰胺丙基甜菜堿、月桂酰胺基丙基甜菜堿、白芒花籽酰胺丙基甜菜 堿、椰油?；“彼徕c、椰油兩性乙酸鈉、椰油兩性二乙酸二鈉、椰油?；“彼徜@、椰油基 兩性丙酸鈉，及其組合。適合的兩性離子表面活性劑包括，例如，烷基氨基氧化物、硅氧烷氨基氧化物、 及其組合。適合的兩性離子表面活性劑的具體實例包括，例如，4-[N，N-二(2-羥基乙 基)-N-十八烷基銨基]-丁烷-1-羧酸鹽、S-[S-3-羥基丙基-S-十六烷基锍基]-3-羥 基戊烷-I-硫酸鹽、3-[P，P- 二乙基-P-3，6，9_trioxatetradexopcyl 磷鐺基]_2_ 羥基丙 烷-1-磷酸鹽、3- [N, N- 二丙基-N-3-十二烷氧基-2-羥基丙基銨基]-丙烷-1-膦酸鹽、 3-(N, N-二甲基-N-十六烷基銨基)丙烷-1-磺酸鹽、3-(N，N-二甲基-N-十六烷基銨 基)-2_羥基丙烷-1-磺酸鹽、4-[N，N-二(2-羥基乙基)-N-(2-羥基十二烷基)銨基]-丁 烷-1-羧酸鹽、3-[S-乙基-S-(3-十二烷氧基-2-羥基丙基)锍基]-丙烷-1-磷酸鹽，3-[P， P-二甲基-P-十二烷基磷鐺基]-丙烷-1-膦酸鹽，5-[N，N-二(3-羥基丙基)-N-十六烷 基銨基]-2-羥基_戊烷-1-硫酸鹽，及其組合。適合的非離子表面活性劑包括，例如，單-和二 -烷基醇胺如，例如，椰油酰胺MEA 和椰油酰胺DEA、氧化胺、烷基聚葡糖苷、乙氧基化硅氧烷、乙氧基化醇、乙氧基化羧酸、乙氧 基化胺、乙氧基化酰胺、乙氧基化烷基醇胺、乙氧基化烷基酚、乙氧基化甘油基酯、乙氧基化 脫水山梨醇酯、乙氧基化磷酸酯、硬脂酸乙二醇酯、硬脂酸甘油酯，及其組合。此外，油相可以包括一種或多種抗氧化劑。適合的抗氧化劑包括，例如，BHT、BHA、 維生素E、神經(jīng)酰胺或神經(jīng)酰胺的衍生物，如葡糖基神經(jīng)酰胺、?；窠?jīng)酰胺、牛神經(jīng)酰胺、 鞘脂E，及其組合。此外，水包油乳液包括具有大約0. 1 % (以水相總重量計的)至大約99% (以水相 總重量計的)的水的水相，以及余量的組分包括濕潤劑、螯合劑、和防腐劑。適合的濕潤劑 可以包括甘油、甘油的衍生物、透明質(zhì)酸納、甜菜堿、氨基酸、糖胺聚糖、蜜、山梨醇、乙二醇、 多元醇、糖、氫化淀粉的水解產(chǎn)物、PCA的鹽、乳酸、乳酸鹽、和尿素。特別優(yōu)選的濕潤劑是甘 油。螯合劑可以起到增強防腐劑效力的作用，并且結(jié)合可能使乳液脫色或妨礙乳液穩(wěn) 定性的金屬。適合的螯合劑包括，例如，乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)，以VERSENE Na2的商品 名稱，購自 Dow Chemical Company。此外，如上所述，水相可以包括一種或多種防腐劑。適合的防腐劑包括，例如，對羥
16基苯甲酸的低級烷基酯，如羥苯甲酸甲酯、對羥苯甲酸丙酯、對羥苯甲酸異丁酯，及其混合 物，芐基醇、DMDM乙內(nèi)酰脲、和苯甲酸。在一個實施方案中，相與一種或多種增稠劑混合以提供較稠的乳液。具體地，當所 述乳液為水凝膠時，堿性PH調(diào)節(jié)劑，如氫氧化納，優(yōu)選地被用于增稠乳液。許多增稠劑可以被用于本文描述的相中。在一個實施方案中，增稠劑可以為纖維 素增稠劑或樹膠。適合的纖維素增稠劑或樹膠增稠劑的實例包括黃原膠樹膠、瓊脂、藻酸 鹽、角叉膠、紅藻膠、瓜爾膠、陽離子瓜爾膠、阿拉伯膠、黃芪膠、卡拉亞膠、角豆膠、葡聚糖、 淀粉、改性的淀粉、結(jié)冷膠、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、丙二醇藻酸鹽、羥 丙基瓜爾膠、膠淀粉、纖維素膠、殼聚糖、改性的殼聚糖、羥丙基甲基纖維素、微結(jié)晶纖維素、 二氧化硅、熱解法二氧化硅、二氧化硅膠體、脫氫黃原膠、基于非丙烯酸的卡波姆，及其組
I=I O供選擇地或另外地，增稠劑可以為基于丙烯酸的聚合物。適合的基于丙烯酸聚 合物增稠劑的非限定性的實例包括丙烯酸酯/Cltl-C3tl的烷基丙烯酸交聯(lián)聚合物、某些卡 波姆、丙烯酸酯共聚物、氨基丙烯酸酯共聚物、及其組合。商業(yè)可購得的基于丙烯酸的聚 合物增稠劑的實例包括，Structure Plus (National Starch & Chemical Bridgewater, NJ)，其為丙烯酸酯/氨基丙烯酸酯/Cich3ci烷基PEG-20衣康酸酯共聚物；Carbopol Aqua SF-IPolymer (Noveon, Cleveland OH)，其為丙烯酸酯共聚物；Pemulen TR-I 和 TR-2 ；以 及Carbopol ETD 2020 (購自Noven)，其為丙烯酸酯/Cich3ci烷基丙烯酸酯交聯(lián)聚合物；以 及Carbopol Ultrez系列的聚合物(購自Noveon)，其為卡波姆。在一個實施方案中，當使用如上所述的水凝膠時，可以利用酸敏感性增稠劑和/ 或堿敏感性增稠劑來配制相。如命名所示的，當與酸性試劑接觸時，酸敏感性試劑被活化 (即，膨脹或“增稠”)，而當與堿性試劑接觸時，堿敏感性增稠劑被活化。在活化之前可以將 酸敏感性試劑或堿敏感性增稠劑與其它相組分組合，并且酸敏感性試劑或堿敏感性增稠劑 可以在其被分散至相中之后，通過與酸性試劑或堿性試劑接觸來活化。用于相中的適合的酸敏感性增稠劑的實例包括，如上所述的Structure Plus增 稠劑(National Starch & Chemical，Bridgewater，NJ)。酸敏感性增稠劑可以通過與多種 酸性試劑中的任何一種接觸來活化，所述酸性試劑包括，例如，乙醇酸、乳酸、磷酸、檸檬酸、 其它有機酸、以及相似的酸性試劑。酸敏感性增稠劑通常在PH為大約3至大約9的范圍內(nèi) 被活化，且更通常在PH為大約3至大約7的范圍內(nèi)被活化。Structure Plus增稠劑通常 在PH為大約3至大約9的范圍內(nèi)被活化。適合的堿敏感性增稠劑的實例包括，如上所述的，Carbopol AquaSF-IP01 ymer 增稠劑(Noveon，Cleveland OH)、以及Pemulen TR-I 和 TR-2 增稠劑(購自 Noveon)、 Carbopol ETD 2020 增稠劑(購自 Noveon)、和Carbopol Ultrez系列的增稠劑(購
自Noveon)、和其它卡波姆和淀粉，及其組合。堿敏感性增稠劑可以通過與多種堿性試劑中 的任何一種接觸來活化，所述堿性試劑包括，例如，各種金屬的氫氧化物和胺、和其它相似 的堿性試劑。適合的金屬氧化物的非限定性的實例包括氫氧化鉀和氫氧化鈉。適合的胺的 非限定性實例包括三乙醇胺、二乙醇胺、單乙醇胺、氨丁三醇、氨基甲基丙醇、三異丙醇胺、 二異丙醇胺、四羥丙基乙二胺、和PEG-15椰油胺。堿敏感性增稠劑通常在pH為大約5至大 約11的范圍內(nèi)被活化，并且更通常在PH為大約6至大約11的范圍內(nèi)被活化。
雖然如上所述與水凝膠一起使用增稠劑，但是本領域技術人員應當理解的是，上 述增稠劑可以與上述相的任何一種一起使用用于制備乳液。在某些實施方案中，一種或多種相可以包括兩種或更多種不同類型的增稠劑。例 如，所述相可以包括纖維素增稠劑、膠增稠劑、酸敏感性增稠劑、堿敏感性增稠劑、和/或基 于丙烯酸聚合物的增稠劑的任何組合。盡管本文公開了關于混合相以制備乳液，但是本領域技術人員應當認識到的是， 在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，利用本領域已知的任何方法制備的一種乳液，可以與一種 或多種其它相混合以利用本文所述的超聲混合系統(tǒng)和方法來制備第二乳液。例如，在一個 實施方案中，制備水包油包水乳液，并且將其通過第一入口輸送到處理腔室殼體的內(nèi)部空 間中，而分離相(即，如上所述的水相)通過第二入口輸送到處理腔室殼體的內(nèi)部空間中。 以如上所述的預定頻率運行的超聲混合系統(tǒng)(且更具體地為波導組件)，將油包水乳液與 水相混合以制備水包油包水乳液。在一個實施方案中，在被輸送至處理腔室之前，將一種相或多種相加熱。具體地， 在一些乳液中，盡管各種相中的一些或全部具有相對低的粘度時(即，粘度低于lOOcps)， 但是其它相或由這些相制備得到的乳液具有高粘度(即，高于lOOcps的粘度)，這可能導 致乳液成團簇并且導致處理腔室出口的堵塞。例如，許多油包水乳液在混合期間可能遭受 成團簇。在這些類型的乳液中，水相和/或油相在混合之前通常被加熱到大約40°C或更 高。適合地，一種或多種相在通過入口輸送至處理腔室之前可以被加熱到大約70°C至大約 100°C。通常，油相和水相以大約1克每分鐘至大約100，000克每分鐘的流動速率輸送至 處理腔室。在一個實施方案中，油相和水相具有不同的流動速率。舉了例子來說，在一個具 體的實施方案中，油相可以以大約1克每分鐘至大約100，000克每分鐘的流動速率通過第 一入口來輸送，而水相可以以大約1克每分鐘至大約100,000克每分鐘的流動速率通過第 二入口來輸送。在供選擇的實施方案中，油相和水相以相等的流動速率輸送到處理腔室的 內(nèi)部。根據(jù)上述實施方案，隨著水相和油相持續(xù)地向上流到腔室中，通過驅(qū)動系統(tǒng)來驅(qū) 動波導組件(且更具體地為振桿組件)以預定超聲頻率振動來混合相，從而制備乳液。具體 地，相應于振桿的超聲激發(fā)，從振桿的外表面向外延伸的攪動構(gòu)件相對于振桿顯著地撓曲/ 彎曲，或橫向位移(取決于振桿的波節(jié)區(qū)域攪動構(gòu)件的縱向位置)。相沿振桿組件與殼體側(cè)壁之間的流動路徑縱向流動，使得超聲振動和攪動構(gòu)件的 動態(tài)運動造成相中的空化以進一步有助于攪動。阻流構(gòu)件擾亂了沿殼體側(cè)壁內(nèi)表面的液體 的縱向流動，并且反復指引橫向向內(nèi)流動以在振動攪動構(gòu)件上方流動。當混合的乳液縱向向下流過波導組件的終端時，乳液也發(fā)生初始的返混，導致攪 動構(gòu)件在振桿的終端處或鄰近振桿的終端動態(tài)運動。乳液進一步向下游流動，在通過出口 離開處理腔室之前，導致經(jīng)攪動的液體提供相更均勻的混合物。通過以下實施例來闡明本發(fā)明，所述實施例僅僅用于闡明本發(fā)明的目的而不被認 為是限定本發(fā)明或其可以實施的方式的范圍。實施例1在該實施例中，分析了本發(fā)明超聲混合系統(tǒng)將油相與水相混合以形成水包油類型的乳液的能力。具體地，分析了超聲混合系統(tǒng)將礦物油的分散液混合到稀釋的濕揩巾溶液 的能力。稀釋的濕揩巾溶液包含4. 153% (以重量計)的KIMSPEC AVE (購自Rhodia， Inc. ,Cranbury,New Jersey)和95. 848% (以重量計)的純化的水。通過利用螺旋槳混合 器(購自IKA EUROSTAR，IKA Works Co. ,Wilmington,North Carolina)以大約 540 轉(zhuǎn)數(shù) 每分鐘的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)來將KIMSPEC AVE 混合到水中制備溶液。制備好4個不同的稀釋的濕 揩巾溶液樣品。將各個樣品的溶液輸送到圖1的超聲混合系統(tǒng)的第一入口。此外，將一股 礦物油(作為Penreco Drakeol LT 礦物油 N. F.，購自 Penreco Co.，The Woodlands, Texas)輸送至圖1所示的超聲混合系統(tǒng)的第二入口。礦物油對濕揩巾溶液的重量比率為 1 199。乳液樣品的3種不同的流動速率被用于樣品A、B和C(分別為4000克每分鐘、 2000克每分鐘、和1000克每分鐘)。此外，一種濕揩巾溶液(樣品D)通過加入(以溶液 總重量計)的表面活性劑來制備，所述表面活性劑作為Solubilisant LRI (購自LCW，South Plainfield,New Jersey)，使得油對表面活性劑或濕揩巾溶液的重量比率為1 2 197。 樣品D的流動速率為1000克每分鐘。然后以20kHz的頻率來利用超聲驅(qū)動系統(tǒng)將超聲混合系統(tǒng)超聲活化。在腔室中混 合之后，濕揩巾溶液(現(xiàn)在其中含有礦物油)通過出口離開處理腔室。表1中總結(jié)了觀察到 的乳液的物理外觀。在實驗13天后，借助Micromeritics Analytcal Services (Norcross, Geogia)，利用激光光散射法來分析經(jīng)這樣制備的乳液中的油滴的尺寸和分布。在濕揩巾溶 液中礦物油油滴的平均顆粒尺寸和尺寸分布的數(shù)據(jù)示于表2中。表1
濕揩巾溶液樣品礦物油進入混合系 統(tǒng)的流動速率 (g/min)混合時間 (分鐘)含有礦物油的濕揩 巾溶液的視覺外觀A200. 5半透明的，牛奶狀 的，無可見液滴B101牛奶狀的，不如A 透明，無可見液滴C52牛奶狀的，不透明， 無可見液滴D52牛奶狀的，不透明， 無可見液滴表2
19 如表2所示，在超聲混合系統(tǒng)中混合2分鐘的濕揩巾溶液C和D，具有較小的礦物 油滴的顆粒尺寸，顯示了礦物油在濕揩巾溶液中較好的分散性。此外，在40天后，觀察分析濕揩巾溶液樣品的外觀。全部的濕揩巾溶液含有頂部 的薄油脂層，但是利用輕微的攪動就將所述層與樣品的其余部分混溶了。實施例2在該實施例中，本發(fā)明的超聲混合系統(tǒng)被用于將油相乳化到水相中以制備水包油 乳液。分析了超聲混合系統(tǒng)制備穩(wěn)定的水包油乳液的能力，并且與利用如上所述的傳統(tǒng)冷 混合方法制備的水包油乳液相對比。制備了三種水包油乳液。具體地，將1份礦物油(作 為Penreco Drakeol LT 礦物油，購自 Penreco Co.，The Woodlands, Texas)與 199 份 水混合大約2分鐘來制備水包油乳液。利用螺旋槳混合器(IKA EUROSTAR，IKA Works, Co.，Wilmington, North Carolina)以及標準冷混合分批方法來制備第一乳液樣品(樣品 1)。在圖1的超聲混合系統(tǒng)中制備其它兩種水包油乳液(樣品2和3)。具體地，將油 相以20克每分鐘的流動速率加入到第一入口中并且將水相以3980克每分鐘的流動速率加 入到第二入口中以利用超聲混合系統(tǒng)來制備水包油乳液。在腔室中將油相和水相混合共30 秒鐘。額外地將表面活性劑(SolubilisantLRI，LCff, South Plainfield, New Jersey) 以表面活性劑對油1 1的重量比率與油相混合來制備樣品3。然后，將混合的油相(包 括表面活性劑)以24克每分鐘流動速率加入到圖1超聲混合系統(tǒng)的第一入口中。將水相 以3980克每分鐘的流動速率加入到第二入口并且油相混合。將油和油相的表面活性劑和 水相的水以0.3 0.3 99. 4的重量比率加入。一旦形成乳液，就肉眼觀察乳液并將其存 放在兩個分開的容器中。30個小時之后，肉眼觀察容器。結(jié)果示于表3中。表3 如表3所示，兩種利用超聲混合系統(tǒng)制備的乳液在離開腔室之后保持30個小時， 而在分批方法中制備的乳液在幾分鐘內(nèi)就分層了。盡管樣品2最終在大約3天后分層，而 利用含有SOLUBILISANT LRI的油相制備的乳液保持40天的穩(wěn)定。分批制備的水包油乳液的油滴被測定為幾微米到幾百微米的尺寸。對于利用超聲 混合系統(tǒng)制備的兩種乳液而言，在老化了 5天后，油滴從不足微米的尺寸到幾微米的尺寸。當介紹本發(fā)明的元件或其優(yōu)選實施例時，字或詞“一”、“該”和“所述”意指有一個 或多個元件。術語“包含”、“包括”和“具有”意圖為包含的，并且意思是除所列元件之外， 可以有其它的元件。因為可以在上述結(jié)構(gòu)和方法中進行多種改變而不會背離本發(fā)明的保護范圍，所以 包含在上述說明書中和在附圖中示出的所有內(nèi)容都應該被理解為是示意性的而不是限制 性的。
權利要求
一種用于制備乳液的超聲混合系統(tǒng)，所述混合系統(tǒng)包括處理腔室，所述處理腔室包括具有縱向相對端和內(nèi)部空間的加長殼體，所述殼體通常在至少一個縱向端處被封閉，并且具有至少一個第一入口，用于接收乳液的第一相進入殼體的內(nèi)部空間；第二入口，用于接收乳液的第二相進入殼體的內(nèi)部空間；以及至少一個出口，第一相和第二相超聲混合以形成乳液后，乳液通過該出口從殼體中排出，所述出口與所述第一和所述第二入口縱向間隔，使得第一相和第二相在殼體的內(nèi)部空間中從入口縱向流至出口；和在殼體內(nèi)部空間縱向延伸的加長的超聲波導組件，且所述組件可在預定超聲頻率下運行以通過超聲賦予能量，并且將在殼體中流動的第一相和第二相混合，所述波導組件包括加長超聲振桿，所述振桿至少部分地位于殼體的第一和第二入口與出口的中間，并且具有設置成與在殼體中從第一和第二入口至出口流動的第一和第二相接觸的外表面；和多個分離的攪動構(gòu)件，所述攪動構(gòu)件與位于第一和第二入口與出口中間的振桿的外表面相接觸并且從所述振桿的外表面橫向向外延伸，并彼此縱向間隔，構(gòu)造并設置所述攪動構(gòu)件和所述振桿用于當振桿以預定頻率超聲振動時攪動構(gòu)件相對于振桿動態(tài)運動，并且在相應的預定頻率下以攪動構(gòu)件的超聲空化模式運行以及第一相和第二相在腔室中的混合。
2.根據(jù)權利要求1所述的超聲混合系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括第一輸送系統(tǒng)，可運行所述 第一輸送系統(tǒng)以通過第一入口將第一相輸送到處理腔室殼體的內(nèi)部空間；以及第二輸送系 統(tǒng)，可運行所述第二輸送系統(tǒng)以通過第二入口將第二相輸送到處理腔室殼體的內(nèi)部空間， 其中所述第一相和第二相獨立地以大約1克每分鐘至大約100,000克每分鐘的速率來輸 送。
3.根據(jù)權利要求1所述的超聲混合系統(tǒng)，其中所述乳液選自水包油乳液、油包水乳液、 水包油包水乳液、油包水包油乳液、硅氧烷包水乳液、水包硅氧烷包水乳液、硅氧烷包乙二 醇乳液、和高內(nèi)相乳液。
4.根據(jù)權利要求3所述的超聲混合系統(tǒng)，其中，所述第一相和第二相獨立地選自油相、 水相、硅氧烷相、乙二醇相、及其組合。
5.根據(jù)權利要求4所述的超聲混合系統(tǒng)，其中，所述第一相和所述第二相中的至少一 種還包含表面活性劑。
6.根據(jù)權利要求3所述的超聲混合系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括第三入口，所述第三入口用 于接收乳液的第三相進入殼體的內(nèi)部空間，所述第三相選自油相、水相、硅氧烷相、乙二醇 相、及其組合。
7.根據(jù)權利要求1所述的超聲混合系統(tǒng)，其中所述預定頻率為大約20kHz至大約 40kHz。
8.根據(jù)權利要求1所述的超聲混合系統(tǒng)，其中所述振桿具有在殼體內(nèi)部空間中的終 端，并且基本上與入口縱向間隔以限定它們之間在殼體內(nèi)部空間中的吸入?yún)^(qū)。
9.一種用于制備水包油乳液的超聲混合系統(tǒng)，所述混合系統(tǒng)包括處理腔室，所述處理腔室包括具有縱向相對端和內(nèi)部空間的加長殼體，所述殼體通常在至少一個縱向端處被封閉， 并且具有至少一個第一入口，用于接收油相進入殼體內(nèi)部空間；第二入口，用于接收水相進 入殼體的內(nèi)部空間；以及至少一個出口，油相和水相超聲混合以形成乳液后，水包油乳液通過該出口從殼體中排出，所述出口與所述入口縱向間隔，使得油相和水相在殼體的內(nèi)部空 間中從入口縱向流至出口 ；和在殼體內(nèi)部空間縱向延伸的加長超聲波導組件，且所述組件可在預定超聲頻率下運行 以通過超聲賦予能量，并且將在殼體中流動的油相和水相混合，所述波導組件包括加長超 聲振桿，所述振桿至少部分地位于殼體的第一和第二入口與出口的中間，并且具有設置成 與在殼體中從第一和第二入口至出口流動的油水相接觸的外表面；多個分離的攪動構(gòu)件， 所述攪動構(gòu)件與位于第一和第二入口與出口中間的振桿的外表面相接觸并且從所述振桿 的外表面向外橫向延伸，并彼此縱向間隔，構(gòu)造并設置所述攪動構(gòu)件和所述振桿用于當振 桿以預定頻率超聲振動時攪動構(gòu)件相對于振桿動態(tài)運動，并且在相應的預定頻率下以攪動 構(gòu)件的超聲空化模式運行以及油相和水相在腔室中混合；和被至于殼體內(nèi)部空間中的阻流 組件，并且所述阻流組件至少部分地從殼體橫向向內(nèi)朝向振桿延伸以指引在殼體中縱向流 動的油和水相橫向向內(nèi)流進而與攪動構(gòu)件相接觸。
10.根據(jù)權利要求9所述的超聲混合系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括第一輸送系統(tǒng)，可運行所述 第一輸送系統(tǒng)以通過第一入口將油相輸送至處理腔室殼體的內(nèi)部空間；和第二輸送系統(tǒng)， 可運行所述第二輸送系統(tǒng)以通過第二入口將水相輸送至處理腔室殼體的內(nèi)部空間，其中所 述油相和所述水相獨立地以大約1克每分鐘至大約100，000克每分鐘的速率輸送至殼體的 內(nèi)部空間。
11.根據(jù)權利要求9所述的超聲混合系統(tǒng)，其中所述油相還包含表面活性劑。
12.根據(jù)權利要求9所述的超聲混合系統(tǒng)，其中所述預定效率為大約20kHz至大約 40kHz。
13.根據(jù)權利要求9所述的超聲混合系統(tǒng)，其中所述振桿具有在殼體內(nèi)部空間中的終 端，并且基本上與入口縱向間隔以限定它們之間在殼體內(nèi)部空間的吸入?yún)^(qū)。
14.一種利用權利要求1所述的超聲混合系統(tǒng)制備乳液的方法，所述方法包括通過第一入口將第一相輸送至殼體的內(nèi)部空間中；通過第二入口將第二相輸送至殼體的內(nèi)部空間中；和利用以預定頻率運行的加長超聲波導組件來將第一和第二相超聲混合。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中所述第一相和所述第二相獨立地以1克每分鐘 至大約100，000克每分鐘的速率來輸送。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，所述乳液選自水包油乳液、油包水乳液、水包 油包水乳液、油包水包油乳液、硅氧烷包水乳液、水包硅氧烷包水乳液、硅氧烷包乙二醇乳 液、和高內(nèi)相乳液。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，所述第一相和所述第二相獨立地選自油相、水 相、硅氧烷相、乙二醇相、及其組合。
18.根據(jù)權利要求16所述的方法，所述方法還包括通過第三入口將第三相輸送至殼體 的內(nèi)部空間中，所述第三相選自油相、水相、硅氧烷相、乙二醇相、及其組合。
19.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中在被輸送到殼體的內(nèi)部空間之前，加熱所述第 一相和所述第二相中的至少一個。
20.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中利用大約20kHz至大約40kHz的預定頻率來將 所述第一相和第二相超聲混合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有處理腔室的超聲混合系統(tǒng)，在所述處理腔室中可以將至少兩個分離的相混合以制備乳液。具體地，至少一相為分散相，而另一相為連續(xù)相。處理腔室具有加長的殼體，相通過所述殼體分別從第一入口和第二入口縱向流向所述殼體的出口。加長的超聲波導組件在殼體內(nèi)延伸并且可以預定頻率運行以在殼體內(nèi)通過超聲賦予相能量。波導組件的加長超聲振桿至少部分地置于入口與出口的中間，并且具有多個分離的攪動構(gòu)件，所述構(gòu)件與位于入口與出口中間的振桿相接觸并且從所述振桿橫向向外延伸，并且彼此縱向間隔。構(gòu)造并設置所述攪動構(gòu)件和所述振桿用于攪動構(gòu)件相對于振桿以預定頻率動態(tài)運動，并且在相應的預定頻率下以攪動構(gòu)件的超聲空化模式運行以及相在腔室中混合。
文檔編號B01F3/08GK101909731SQ200880123165
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月23日 優(yōu)先權日2007年12月28日
發(fā)明者D·W·克尼希, J·G·阿勒斯, P·W·拉斯馬森, R·A·詹森, S·W·溫策爾, S·莊, S·羅夫斯, T·D·埃勒特 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司