專利名稱：多組分顆粒生成系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多組分顆粒生成系統(tǒng)。 在現有技術中，當目的是以較大的量產生較小的顆粒時，產生多組分顆粒是復雜 的。E1364718公開了一種產生混合的或封裝的顆粒的同心噴嘴設置。然而，對兩種組分的 相對粘度和流體壓力的調整是復雜的，并且限制了應用可能性。此外，US4341310教導了一 種以一角度設置的、生成小滴流的兩個系統(tǒng)的設置，以通過一個小滴流中的小滴，選擇性地 從另一小滴流中噴射小滴。這種設置的目的在于通過采用流體的極性調整來生成精確定時 的碰撞。以這種方式難以產生大量的多組分顆粒。 美國專利5. 230. 735探討了用于經由濕潤的內壁將粉末顆粒與流體物質進行混 合的系統(tǒng)。該系統(tǒng)容易導致粉末顆粒的阻塞和凝結。因此，無法提供單獨生成的多組分顆 粒。在US2067908中說明了類似的機構。 此外，EP0563402公開了一種細粒涂覆設備，其中粉末噴嘴被形成為具有中央粉末 噴出開口和同心設置的漸縮涂覆液體噴出路徑。提供該系統(tǒng)以形成粉末與液體良好的相互 混合，然而，由于噴出射流的形式，對顆粒進行選擇的單獨涂覆控制是不可能的；因此易于 導致阻塞。 —方面，本發(fā)明旨在提供一種多組分顆粒生成系統(tǒng)，該多組分顆粒生成系統(tǒng)減少
了上述問題并能夠提供單獨的顆粒的涂覆和/或相互混合。為此，根據權利要求l的特征
提供一種連續(xù)顆粒生成系統(tǒng)。具體地，提供一種多組分顆粒生成系統(tǒng)，其包括第一和第二壓
力系統(tǒng)，第一和第二壓力系統(tǒng)分別包括第一和第二噴嘴，以分別對第一和第二流體加壓。第 一噴嘴被構造為生成第一流體的至少一個單獨的顆粒；其中第二噴嘴被設置為生成一般不
間斷的流體射流；所述第一和第二噴嘴被設置為使所述單獨的顆粒與流體射流碰撞，以通 過第二流體封裝第一流體的所述顆粒。 另外，本發(fā)明提供了一種生成多組分顆粒的方法，包括生成由第一材料制成的至
少一個單獨的顆粒；生成由第二材料制成的、一般不間斷的流體射流；以及使所述單獨的
顆粒與射流碰撞，以將由第一材料制成的所述顆粒與第二材料結合。 通過使顆粒以上述方式碰撞，可以產生大量的特殊目的多組分顆粒。 通過說明書并結合附圖，其它特征和優(yōu)點會顯而易見，在附圖中

圖1示意性示出了在本發(fā)明中使用的壓印系統(tǒng)的實施方式； 圖2示意性示出了根據本發(fā)明的連續(xù)小滴生成系統(tǒng)的多階段實施方式； 圖3示意性示出了另一小滴形式的應用； 圖4示出了根據本發(fā)明的方法的一些應用實例； 圖5示意性示出了根據本發(fā)明的另一實施方式； 圖6示出了另一實施方式，其表明了使顆粒加速的方法。 圖1示意性示出了用于壓印流體材料4的小滴生成設備2。該小滴生成設備是能夠 個別地生成小滴形式的單獨顆粒的顆粒生成系統(tǒng)的實例。設備2包括小滴生成頭12，小滴 生成頭12被構造并設置為用于在壓印頭的管道上游的通道的至少一部分中以優(yōu)選為0. 1 巴至3000巴的壓印壓力對流體進行壓印。另外，提供包括流體入口 41和出口通道42的壓力系統(tǒng)40。 壓力系統(tǒng)40的出口通道42與阻尼器43連接。阻尼器43的出口經由通道10連 接于壓印頭12。壓印頭12中的通道設置有至少一個流出開口、噴嘴14，流體材料4在壓力 作用下、以射流的形式經噴嘴14噴出，該射流在被選擇性地偏斜或指向流體射流300后分 裂為有序的液滴。噴嘴14的橫向尺寸可以為5微米至300微米。 在該實例中，管道IO包括位于設置有旋塞15的噴嘴14的下游的部分。通過打開 旋塞15，能夠用存在于通道中的沖刷材料/沖刷墨水對壓印頭12進行沖刷。
所示的設備2是連續(xù)射流型壓印機，通過設備2形成待壓印的連續(xù)液滴流。然而， 本發(fā)明還可以以按需滴落(drop-on-demand)型的壓印系統(tǒng)應用，其中僅當已經將壓印頭 啟動至這種效果時，才通過流出開口輸送液滴。為了形成分裂為液滴的射流，設備2設置有 壓力調節(jié)機構以改變位于流出開口上游的材料4的壓力。 該實例中的設備2可設置有使液滴能夠被預處理的預處理系統(tǒng)16. 1、16. 2。為此， 預處理系統(tǒng)16. 1、16. 2設置有例如加熱器、冷卻器、干燥系統(tǒng)、氣體處理、輻射處理(UV處 理)，能夠通過這些對液滴進行預處理。此外，設備2可設置有收集器18，特定的液滴能夠 被收集器18捕獲。收集器18被清楚地顯示為能夠在碰撞后、通常地在以足以能夠基本上 個別地收集顆粒的自由飛行后、例如在自由飛行中的干燥階段或化學反應階段后，收集單 獨的液滴。 可將壓力生成裝置40構造為用于提供0. 1巴至3000巴的壓印壓力。因此，例如 0. lmPa. s至800mPa. s的高粘性材料4可在預定壓力作用下沿噴嘴14的方向穿過通道。在 該壓力作用下，容納在容器中的粘性流體4被迫經過通道10到達壓印頭12中的噴嘴14。 接著，粘性流體4被迫通過噴嘴14，作為小滴30、以自由飛行方式飛向設置在顆粒30的飛 行軌跡中的收集器18。 根據圖1的設備2優(yōu)選地設置有加熱元件34，用于將粘性流體4調整至期望的溫 度。通過調整粘性流體14的溫度，能夠(在一定程度上)(附加地)調節(jié)流體的粘度。加 熱元件可以包括在壓印頭12中，位于通道10中或其附近。 另外，提供包括第二噴嘴140的第二壓力系統(tǒng)20。第二噴嘴140被設置為產生通 常不間斷的流體射流300。 優(yōu)選地，第二噴嘴140被切開以產生薄片形或幕簾形的不間斷流體射流，該不間 斷流體射流具有約幾微米、優(yōu)選地小于1500微米的相對薄的厚度，以達到更小的厚度。通 常，薄片形射流在顆粒的橫動位置具有相對薄的厚度，從而顆?？蓹M動而不會被射流捕獲。 盡管射流可具有諸如同心形式扁平形狀或彎曲形狀的變化的形式，但是與例如EP0563402 中的相反，射流在顆粒橫動位置附近基本上不會受到額外射流的橫向流的干擾。第二噴嘴 140的橫截面可形成為具有加寬的相對側。第二壓力系統(tǒng)20被設置為，引導流體射流300 相對于由流體壓力系統(tǒng)2的噴嘴14所生成的單獨小滴30的束的方向成一角度。顯然，在 以下所描述的實施方式和相關的附圖中的語境中，術語"單獨的(isolated)"意指這樣的特 征，即，顆粒被生成為基本上彼此分離，并且盡管具有任意的入射頻率，但是顆粒在被引導 向射流時在空間上是分離的。盡管能夠通過其它顆粒生成設備實施本發(fā)明，但是對于流體 顆粒，基于Rayleigh分裂機制的按需滴落或連續(xù)小滴生成設備是合適的，因為這些設備能 夠賦予小滴充分的動能以與射流碰撞，并且保持它們的個體性。依賴于角度，流體噴嘴14
6和第二噴嘴140被設置為使單獨的小滴30以透射模式或反射模式與通過第二噴嘴所生成 的流體射流300碰撞。因此，在實例中會進一步說明，由第一流體(處于任何相態(tài))與流體 射流300的第二流體形成組合的小滴，以提供多組分小滴。壓力系統(tǒng)20的壓印頭120被描 述為具有加熱元件340、入口通道100、旋塞150和流體材料400，以產生流體射流300。
盡管將參照圖5進一步對其進行說明，但是反射碰撞也是可行的。圖1的實施方 式說明了小滴30與流體射流300以透射模式碰撞，S卩，小滴30從一側向另一側穿透流體射 流300。此外，盡管圖1僅圖示了用于生成小滴30的單個噴嘴系統(tǒng)14，但是能夠設置多個 噴嘴14以使多個小滴束與通過第二噴嘴140形成的流體幕簾碰撞。 參照圖2圖示了第一實施方式，其中通過噴嘴14產生通常不能與流體射流300混 合的小滴30。另外，提供第二流體射流310以說明使小滴30與幾個流體射流300、310碰撞 以形成多層顆粒31、32或包含多種組分的顆粒的可能性。 在該第一實施方式中，通過流體射流材料300、可選地還通過附加的流體射流310 以及更多，形成小滴30的"真實封裝"。因而，小滴被形成為核心，其具有在核心周圍形成的 封裝。因此，能夠根據本發(fā)明的一個方面形成復雜的多層/多材料的顆粒32。由于小滴生 成裝置14是連續(xù)型，其可產生更大的體積并對于工業(yè)應用而言令人感興趣。應該注意，盡 管小滴30是通過噴射液體形成的，但是小滴30可在橫向穿過流體射流300之前或之后變 成固體，例如依據可在小滴30上進行的預處理50。該預處理可以是加熱、或冷卻、或干燥、 或氣體處理、或諸如UV處理的輻射處理、或在使小滴30與流體射流300碰撞前對小滴30進 行預處理的可行的任何技術。應用可以是例如墨粉(toner)填充、或照相相關的應用、或者 是這樣的應用其中均勻的小滴尺寸是重要的，例如提供焊膏(solder paste)的應用。在 一個實施方式中，通過噴出焊料小滴并使其被通過流體射流提供的焊劑涂覆，能夠形成焊 料球。通過該過程，焊料球能夠被涂覆有少量的焊劑以生成高效的焊膏。另一應用能夠是 在食品、飼料、藥物、化妝品和其它需要穩(wěn)定化或保護敏感成分的領域。例如，通過將它們用 限制滲透的外殼材料來封裝。通過上述參數，能夠防止這些成分降解，以提高某些產品的保 存期，或使直到目前不可用的成分能夠使用。在這方面，能夠對流體射流材料進行選擇以提 供化學保護性封裝，或提供UV-保護性封裝。在這方面，將保護設計成針對成分的不期望化 學處理或物理處理，例如但不限于UV-光、或氧、水、PH、離子或化學物質。另外，可以提供封 裝以保護諸如活性聚合物或膠或環(huán)氧樹脂活性成分不受環(huán)境影響。在這方面，將第一材料 設置為對預定的環(huán)境參數(例如但不限于UV-光、氧、水、PH、離子或其它化學物質)具有化 學反應性。封裝材料的降解或破裂可以導致核心材料的釋放，在將這些顆粒嵌入基體材料 或預混合的兩組分膠中時，核心材料能夠提供進行自我修復的材料。 取決于材料參數，第一小滴材料可以停留在任何期望的相，包括氣相、液相或固 相。例如，諸如水的液體可以被固體封裝來封裝，以提供填充有水的顆粒。這些可用于生 成即食餐而無需添加額外的水。進行封裝的優(yōu)點在于水在有必要的時候釋放而不是預先釋 放。 另一應用可以是其中這些第二材料被設置為具有與預定的化學反應物的化學反 應性，以提供嵌入在封裝中的第一材料的受觸發(fā)的釋放。而且，第二材料能夠被設計為具有 適當的材料特性，以對于封裝于內部的第一材料具有預定的滲透性，從而提供第一材料的 時間滯后的釋放。具體地，取決于殼體材料，可將顆粒31制成能夠用作緩慢或經觸發(fā)的釋放應用。通過選擇具有一定程度的滲透性的殼體材料，有效載荷可以以取決于殼體滲透性的擴散速率擴散出顆粒。 或者，能夠將殼體材料選擇為在通過某種觸發(fā)(例如，水、酶、pH、溫度、機械能…)
而成為可滲透的之前是不可滲透的。這接著會導致如上所述的有效載荷的釋放。另外，還可以由于觸發(fā)而實現有效載荷的完全和立即的釋放。 能夠在食品、飼料和藥物中找到這類系統(tǒng)的應用，其中需要在消化道中的特定區(qū)
域中進行釋放；這能夠通過存在于消化道的不同部分中的酶的作用來實現。 另一應用可在于個人護理中，其中潤膚霜可含有顆粒(例如，香水、除臭劑)，該顆
粒在被加熱時破裂或熔化，以釋放可產生清涼或舒緩效果的成分(例如，薄荷醇或乙醇)。 在香氣(化妝品、家庭護理)、抗菌(油漆、抗污涂層)、抗氧化劑(食品、飼料)的
緩慢釋放中可以找到其它應用。 如圖2所示，該方法能夠被延伸至與另一流體射流310碰撞的小滴31。這提供了封裝需要被保持分開(例如，不使其反應)的兩種或更多種成分的可能性。 一個實例可以是兩種組分的膠其中顆粒破裂，兩種組分被釋放并會反應。多層顆粒的另一實例可以是以時間滯后方式釋放一種或多種活性成分的顆粒。即，每一成分可以通過不同或相同的觸發(fā)來釋放，該觸發(fā)可用于在消化道的不同部分中釋放各種化合物，并且對存在于消化道的各部分中的不同酶的存在作出響應。盡管在圖2中圖示了預處理50，但也能夠執(zhí)行后處理步驟51 ，如加熱、冷卻、干燥、或氣體處理、或任何其它UV處理、或對顆粒31進行后處理的其它技術。對于預處理50，可旨在提供不能與流體射流混合的小滴，以提供經良好限定的封裝。這同樣可應用于液化氣體的封裝。根據本發(fā)明，該方法提供可被容納在基體上的多個被包被的小滴，以提供具有預定間隔的小滴矩陣。這里，小滴的尺寸能夠被非常精確地控制，以形成相同的小滴。將顆粒以固定的彼此距離設置，能夠通過光的干涉生成彩色效果。具體地，可通過具有預定厚度的透明涂層而將顆粒光學地分離。將這些顆粒彼此抵靠放置，提供了核心顆粒之間的控制距離。其它應用能夠是提供封裝的生物材料，如細胞或病毒。另一應用甚至可以是提供封裝的固體對象，例如植物種子，以使它們涂覆有預定的涂覆材料，以提供例如抗真菌或萌芽增強效果。 圖3示出了一系列非球形小滴，其能夠通過改變核心材料30和流體射流材料300的熱容量和溫度來提供。例如，當通過熔化的石蠟或蠟屏(screen) 300提供水/乙二醇混合物小滴時，獲得非球形小滴。如圖A所示，獲得了帶有長尾部的細長液滴，而不是球形液滴。 這種形態(tài)能夠是令人感興趣的，因為非對稱長寬比能夠提供如圖3所示的定向或對齊的顆粒32。見圖B，任選地通過首先將顆粒32嵌入基體材料35中而將這些顆粒32的尾部去除，從而能夠使內部材料變得可接觸(addressable)，這可提供這樣的應用，例如，內部材料從顆粒中出來的受控擴散或釋放形態(tài)。另外，如圖C所示，內部材料的去除可提供令人感興趣的大面積結構，例如用作催化劑等。 圖4示出了本發(fā)明的另一方面，其中小滴材料30和流體射流材料300被選擇為具有可混合的特性，以提供混合的多組分小滴。與封裝的小滴相反，這里材料30和300被混合，取決于所選擇的材料和條件，這可以產生乳化的、結晶的或凝膠的小滴，例如該設置能夠提供微分割體或微反應器，其能夠形成自由環(huán)境，其中能夠進行在其它的設置中因強烈
8的熱效應和/或爆炸風險而難以控制的反應或過程。應該注意，材料30和300可以是純液
體或可以已經混合或乳化或處于任何其它條件下的任何其它適當形式的流體。 在第一實施方式350中，如果小滴30包含例如油的乙醇溶液，那么將液滴30射穿
屏300(例如，水)會導致乙醇和水的混合以及乙醇和油的反混合(demix)，最后產生油在乙
醇/水的混合物中的乳液。(注意其它溶劑和混合物也是可能的) 這種設置的優(yōu)點可能在于乳化可以是非常均勻的，因為全部乙醇/水液滴內的油小滴可能具有非常相似的尺寸。為了使單個液滴內部的油小滴保持分離，可能需要穩(wěn)定劑(表面活性劑)。 如果上述反混合過程導致在每個乙醇/水液滴內形成單一油小滴，那么該小滴的尺寸可能小于被壓印的原始乙醇/油小滴。系統(tǒng)所固有的是，每個乙醇/水小滴可能包含相同的油小滴。這意味著，該方法能夠被用于制備均勻的油小滴(或其它顆粒)，該油小滴的尺寸不受壓印噴嘴的(最小可能的)尺寸限制。 可以在頻繁使用乳化的藥物中找到應用。潛在地小的粒徑會導致單位重量的大的表面積，從而在體內導致更快的溶解或更好的吸收，可能導致更高的生物利用度(給藥皮膚給藥、肺部給藥、粘膜給藥、口服給藥)。
對于食品、飼料和化妝品應用，同樣是這種情況。另外，對于藥物、食品和化妝品，
更小的乳化是令人感興趣的，因為如此小的乳化的感官知覺可能更令人期待。 在頻繁使用乳化的油漆工業(yè)中可以找到這類乳化的其它應用。 小的(內部)小滴的凝固可能導致產生令人感興趣的納米材料或者可應用于非均相催化中的顆粒。 在第二實施方式360中，類似于前述的系統(tǒng)，小滴30可包括溶解在乙醇中的固體化合物(非水溶性的)。該溶液的壓印液滴穿過屏300(例如，水)會在隨后導致固體化合物的沉淀或結晶。類似于乳化系統(tǒng)，固態(tài)顆粒的尺寸很可能非常小，允許形成納米顆?；蚣{米晶體。另外，顆粒的尺寸可能是非常單分散的。(注意結晶還可由PH、鹽濃度或一些其它參數的改變引起。) 小顆粒具有單位重量的大的表面積并因此對于針對乳化系統(tǒng)所說明的藥物、食品、飼料和化妝品中的應用而言是令人感興趣的(即生物利用度)。而且，感官知覺論斷仍是正確的。 同樣的，該系統(tǒng)對于催化劑顆?；蚓哂屑{米材料應用的(納米)顆粒的生產而言是令人感興趣的。 在第三實施方式370中，溶液1和2的混合可以導致顆粒的凝膠化，而不是導致乳化或沉淀。其實例可以是將海藻酸鈉溶液的液滴壓印通過Ca2+溶液屏，從而產生微凝膠顆粒。對于從藥物輸送裝置到環(huán)境應用的各種應用，對微凝膠顆粒進行了廣泛研究，其中在環(huán)境應用中微凝膠顆?？捎米骷{米海綿。 另外，壓印設置的使用允許以相對粘稠的溶液(即濃縮的聚合物溶液)開始，從而產生不易于通過其它方法獲得的具有非常高固體含量的凝膠顆粒。 由于凝膠通常包括分離的但各自連續(xù)的兩個相，去除兩個相中的一相會產生可具有類似于沸石(zerolite)的性質的、具有良好限定的尺寸(單分散性)的微孔性/大孔性材料。
在第四實施方式380中，通過小滴31和流體射流300的聚結而進行的幾個反應物的混合可用于進行化學反應。每個液滴可起到微反應器的作用，具有很多優(yōu)點，因此微流體設備目前受到關注。盡管熱效應和危險化合物更易于控制，然而，連續(xù)的過程仍允許產生顯著量的材料。 應該注意，除了在圖2中所討論的封裝實施方式外，還可采用混合實施方式350、360、370和380。參照圖5，如圖4所示的噴嘴14能夠被設置為使單獨的小滴30與流體射流300以反射模式碰撞?？梢蕴峁┢叫杏诘谝涣黧w射流的第二流體射流310，以提供附加的反射模式。這樣，單獨的小滴30能夠與一個或多個流體射流碰撞以提供非對稱的涂層。例如，可以使用快速固化材料以提供小滴30，導致固態(tài)顆粒30在流體射流300的表面的反彈。其還可以是快速固化的材料或可以是隨后干燥的油漆。可以理解，在通常如圖3所示的透射模式中，取決于材料，顆?？杀辉O置為被流體射流300的流體基本上完全封裝或與流體射流300的流體基本上完全混合。與此相反，在反射模式中，這種封裝或混合可以僅是部分的。因此，涂層在顏色、極性、親水性和/或表面化學性質方面能夠是非對稱的，從而導致不同的結合或反應位點。一個示例性用途可以是作為電子墨水(E-ink)，其中顆粒在各側被涂為白色和黑色，并且當它們另外具有能夠被例如電極以常規(guī)方式定向的適當極性時能夠被訪問以顯示白色或黑色。這能夠導致更高分辨率的圖像，因為粒徑能夠小于250微米。而且，多種顏色、例如3種不同的彩色側是可能的。另一應用可以是將這些非對稱涂覆的顆粒用作例如用于新型的乳液穩(wěn)定劑的大表面活性劑(macrosurfactant)，或用作用于膠合兩種不同材料的增容劑。具體地，由于可將顆粒制成在每端具有不同的性質，因此我們可將它們用作用于涂層的材料，并且可以將例如疏水表面轉化為親水的。 另外，它們可用作用于自分層的層的添加劑。當例如被嵌入無極性的基體時，顆粒的極性部分會使它們擴散至表面。 當被應用于這種涂層時，顆粒的形狀以及它們在層中的組織可產生光學效應或荷葉效應。 圖6示出了附加的實施方式，其顯示了將顆粒30向流體射流300加速，優(yōu)選地加速至顆粒能夠穿透并完全橫過流體射流的速度的方法，該速度取決于流體射流的厚度、流體射流的速度和顆粒的速度和質量。通常，盡管壓印方法完全可能向顆粒30賦予充分的動能，但是對于壓印噴嘴而言，顆粒以流體形式生成，其在飛行過程中可以從液相轉變?yōu)榱硪幌?，例如固相。圖6的實施方式便于使可能已經為固相的單獨顆粒加速，或向從壓印頭12噴射出的噴射小滴賦予額外的動能以及顆粒間距。其還能夠用于提高其聚焦精度。該實施方式包括氣流引導系統(tǒng)60，該氣流引導系統(tǒng)60包括具有強制空氣吸入的第一部分64和具有在基本上其整個長度上漸縮的直徑的第二部分63 。盡管在該實例中生成了單一的獨立顆粒30，但是該實施方式還可適用于平行釋放的多個顆粒。該實施方式方便地將顆粒30聚焦于單一的聚焦顆粒流。 適當地，第二部分63在漸縮的流開始處的管徑比在漸縮的流的結束處、即管的釋放開口 65處的管徑大8-12倍。為了實現這種設置，第二部分63的直徑在所述部分的長度上相對于所述第二部分的中軸線以2。至90°的角度漸縮。更優(yōu)選地為5。至90° ，最優(yōu)選地為5°至45° 。適當地，部分63的長度為0. 5cm至150cm。優(yōu)選地，第二部分63的長度為0. 5cm
10至100cm。 因此，漸縮的部分63對包含顆粒30的載體氣流進行聚焦和加速。適當地，載體氣體能夠是普通的空氣，但也能夠選自包括氮、氫、氬或其混合物的組。 通過Stokes數對氣流進行表征?？梢岳斫猓谖覀兊男〉蔚那闆r下，氣流中的顆粒的Stokes數(St)被如下限定 泣=P # 其中Pp是顆粒密度；Dp是顆粒直徑；C。是校正因數(二l) ;U。是特征速度；i!f是
流體粘度；以及L。是典型長度尺度。 為了防止流體射流300的擾動，設置載體氣體偏轉器系統(tǒng)，使氣流在與流體射流碰撞前偏轉，從而使所述顆?；旧吓c氣流無關地與流體射流300碰撞。通常，氣體偏轉器系統(tǒng)由使氣流從顆粒碰撞方向偏轉的流通道形成。在漸縮的第一部分63的端部，氣流引導系統(tǒng)包括第一釋放開口 65，用于將氣體釋放進入氣體偏轉器系統(tǒng)62中。
因此，在該實施方式中，在漸縮的部分63中，在第一時期內維持穩(wěn)定的氣流，其中在第一時期中氣流中小滴的Stokes數小于1。這會使顆粒跟隨氣流，并且它們會隨著氣體加速而基本上相等地加速。接著，氣流中小滴的穩(wěn)定的流轉變?yōu)闈u縮的流，并在第二時期內維持小滴的漸縮的流，從而在第二時期內，氣流中小滴的Stokes數在通向部分65的部分63的端部附近增加到高于10的值。通常，第一和第二時期可以分別為0. 1至10秒和0. 01至l秒。在第二時期中，顆粒不會被進一步加速而是沿著其自身的軌跡朝向第二釋放開口 66。
在該實施方式中，偏轉器由使氣流從顆粒碰撞方向偏轉的流通道形成，其中在流通道中，沿顆粒碰撞方向且相反于第一釋放開口 75 ;提供第二釋放開口 66以向顆粒提供通道。由于高Stokes數，顆粒的動能會占優(yōu)勢，并且顆粒沿著其自身穿過開口 66的軌跡。通常，為了將體積氣流指引離開第二釋放開口 66，第一釋放開口 65大于第二釋放開口 66?？蓪⒈?1設置在位于第二部分與第一部分之間的逆流路徑中，以將載體氣體流維持在封閉系統(tǒng)中，將氣體在流出第二部分63后(重新)注射進第一部分64中。
在上述實例中，已經說明了用于生成多組分顆粒的方法，該方法包括生成由第一材料制成的至少一個單獨的顆粒30、生成由第二材料制成的流體射流300的一般不間斷的流體射流、以及使所述單獨的小滴30與流體射流300碰撞以將由第一材料制成的所述小滴與第二材料結合。在這一方面，要注意，術語"一般不間斷的"指的是這樣的射流流體，其在碰撞時，當然除了顆粒自身的碰撞之外，不通過Rayleigh分裂作用或通過任何其它諸如流的混合或結合的擾動而分成單獨的液滴。然而，這可能會發(fā)生在射流的更下游，而不會導致顆粒的封裝。通過提供一般為平面形狀的幕簾形式的流體，可以提供一般為大的沖擊面積，使得能夠將多個顆粒束瞄準流體射流，并且能夠產生大量的顆粒?？梢酝ㄟ^使流體射流噴嘴40的橫截面呈具有加寬的相對側的片狀而使流體射流的平面度提高。此外，所應用的壓力能夠是O. 1巴至3000巴，所應用的溫度能夠是-20(TC至+180(TC。射出時的粘度可以是0.5 10—3Pa. s至3000 10—3Pa. s。另外，術語"流體"可以包括但不限于液體或液體混合物；溶液；乳狀液；懸浮液或熔融液，并且可包括氣體或液化氣體。此外，盡管已經將流體顆粒作為實施方式對本發(fā)明進行了描述，但是同樣可以應用其它類型的顆粒，如固體谷物或種子等。已經基于示例性實施方式對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明絕不限于該實施方式。落入本發(fā)明范圍內的不同變體也是可能的'
權利要求
多組分顆粒生成系統(tǒng)，包括-第一噴嘴(14)，被構造為生成至少一個單獨的顆粒；-第二噴嘴(140)，被設置為生成不分裂的一般不間斷的流體射流；所述第一和第二噴嘴被設置為使所述單獨的顆粒(30)與所述流體射流(300)碰撞，以將所述顆粒(30)與所述第二流體射流的流體結合，從而提供多組分顆粒；以及-收集器(18)，所述單獨的顆粒在與所述流體射流(300)碰撞后能夠被所述收集器(18)捕獲。
2. 根據權利要求l所述的多組分顆粒生成系統(tǒng)，其中所述第一噴嘴(14)被設置為使 所述單獨的顆粒以透射模式與所述流體射流碰撞，其中在收集之前，所述第一和第二噴嘴 (14、140)被設置為使所述單獨的顆粒(30)從一側向另一側橫過所述流體射流，并且其中 所述收集器(18)在所述另一側收集所述顆粒。
3. 根據權利要求l所述的多組分顆粒生成系統(tǒng)，其中所述第一噴嘴(14)被設置為使所 述單獨的顆粒(30)以反射模式與所述流體射流(300)碰撞，以使所述單獨的顆粒在所述流 體射流(300)的表面上反彈。
4. 根據權利要求l所述的多組分顆粒生成系統(tǒng)，其中所述第二噴嘴(140)被切開以產 生薄片形的不間斷流體射流。
5. 根據權利要求4所述的多組分顆粒生成系統(tǒng)，其中所述第二噴嘴的橫截面被形成為 具有加寬的相對側。
6. 根據權利要求1所述的多組分顆粒生成系統(tǒng)，其中所述第一噴嘴被設置為以連續(xù)的 方式提供單獨的顆粒。
7. 根據權利要求1所述的多組分顆粒生成系統(tǒng)，其中所述第一壓力系統(tǒng)包括多個第一 噴嘴，所述多個第一噴嘴被設置為使多個單獨的顆粒與所述第二噴嘴的流體射流碰撞。
8. 根據權利要求l所述的多組分顆粒生成系統(tǒng)，還包括載體氣流引導系統(tǒng)(eo)，所述 載體氣流引導系統(tǒng)(60)具有在其整個長度上漸縮的直徑；以及載體氣體偏轉器系統(tǒng)(62)， 所述載體氣體偏轉器系統(tǒng)(62)被設置為使氣流在與所述流體射流(300)碰撞前偏轉，以使 所述顆粒基本上與所述氣流無關地與所述流體射流碰撞。
9. 根據權利要求8所述的多組分顆粒生成系統(tǒng)，其中所述氣流引導系統(tǒng)包括第一釋放 開口 (65)，用于將氣體釋放進入所述氣體偏轉器系統(tǒng)中；所述偏轉器(62)由使氣流從顆 粒碰撞方向偏轉的流通道形成，其中在所述流通道中，沿顆粒碰撞方向；提供第二釋放開口 (66)以向所述顆粒提供通道。
10. 根據權利要求9所述的多組分顆粒生成系統(tǒng)，其中所述第一釋放開口 (65)大于所 述第二釋放開口。
11. 生成多組分顆粒的方法，包括 -生成由第一材料制成的至少一個單獨的顆粒；_生成由第二材料制成的、不分裂的、一般不間斷的流體射流；以及 _使所述單獨的顆粒與所述射流碰撞，以將由第一材料制成的所述顆粒與所述第二材 料結合；以及_在與所述流體射流碰撞后捕獲所述單獨的顆粒。
12. 根據權利要求11所述的方法，其中所述單獨的顆粒以透射模式與所述流體射流碰撞。
13. 根據權利要求11所述的方法，其中所述單獨的顆粒以反射模式與所述流體射流碰撞。
14. 根據權利要求ll所述的方法，另外包括_將承載所述單獨的顆粒的載體氣流釋放進入所述流體射流的方向中； -將所述氣流轉化為漸縮的流并在一時期內維持小滴的所述漸縮的流，從而通過氣流使所述顆粒加速以獲得充足的能量從而完全穿過所述流體射流；_使氣流在與所述流體射流碰撞前偏轉，其中氣流中的小滴的Stokes數增加到高于10的值；以使所述顆粒基本上與氣流無關地與所述流體射流碰撞。
15. 根據權利要求13所述的方法，其中所述單獨的顆粒與所述流體射流碰撞以提供非 對稱的涂層。
16. 根據權利要求15所述的方法，其中所述涂層在顏色、極性、親水性和/或表面化學 特征方面是非對稱的。
17. 根據權利要求11所述的方法，還包括在使所述顆粒與所述第一流體碰撞之前對所 述單獨的顆粒進行預處理。
18. 根據權利要求17所述的方法，其中所述預處理旨在提供與所述第二材料不能混合 的顆粒。
19. 根據權利要求11所述的方法，還包括在與所述流體射流的所述碰撞后對所述經碰 撞的顆粒進行后處理。
20. 根據權利要求11所述的方法，還包括使所述經碰撞的顆粒與另一流體射流碰撞。
21. 根據權利要求11所述的方法，其中所述第一和第二材料是不能混合的，以提供封 裝的多組分顆粒。
22. 根據權利要求11所述的方法，其中所述第一和第二材料是能夠混合的，以提供混 合的多組分顆粒。
23. 根據權利要求22所述的方法，其中選擇所述第一和第二材料以形成乳化的、結晶 的或凝膠的顆粒。
24. 根據權利要求11所述的方法，其中所述第二材料被設置為提供化學保護性封裝。
25. 根據權利要求11所述的方法，其中所述第一材料被設置為具有化學反應性。
26. 根據權利要求11所述的方法，其中所述第二材料被設置為與預定的化學反應物的 化學反應性，以提供所述第一材料的受觸發(fā)的釋放。
27. 根據權利要求11所述的方法，其中所述第一材料包括液體，并且所述第二材料被 設置為提供所述液體的固體封裝。
28. 根據權利要求11所述的方法，其中所述第二材料被設置為提供UV-保護性封裝。
29. 根據權利要求11所述的方法，其中所述第二材料被設置為提供對于所述第一材料 的預定滲透性，以提供所述第一材料的時間滯后的釋放。
30. 根據權利要求11所述的方法，其中所述第一顆粒由顆粒分配系統(tǒng)提供。
31. 根據權利要求30所述的方法，其中所述顆粒分配系統(tǒng)是連續(xù)型或按需滴落型。
32. 根據權利要求11所述的方法，其中所述材料被選擇為在碰撞時具有不同的熱容量 和/或溫度，以提供非球形的顆粒。
33. 根據權利要求11所述的方法，還包括在基體上接收多個顆粒，以提供具有預定間 距的顆粒矩陣。
34. 根據權利要求11所述的方法，還包括在基體上接收多個顆粒以及提供將所述顆粒 以相對于所述基體的預定方向定向的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生成多組分顆粒的方法，包括以及一種多組分顆粒生成系統(tǒng)，包括第一噴嘴，被構造為生成至少一個單獨的顆粒；第二噴嘴，被設置為生成不分裂的一般不間斷的流體射流，所述第一和第二噴嘴被設置為使所述單獨的顆粒與所述流體射流碰撞，以將所述顆粒與第二流體射流的流體結合，從而提供多組分顆粒；以及收集器，所述單獨的顆粒在與所述流體射流碰撞后能夠被所述收集器捕獲。
文檔編號B01J2/00GK101795758SQ200880103748
公開日2010年8月4日 申請日期2008年7月7日 優(yōu)先權日2007年7月20日
發(fā)明者凱爾德·雅克布斯·科尼里斯·萬波馬爾, 勒內·喬斯·霍本, 安德里斯·里賈福斯, 萊昂納爾杜斯·安東尼烏斯·瑪麗亞·布勞威爾斯, 雅克布斯·艾弗斯蒂賈克 申請人:荷蘭應用自然科學研究組織Tno