一种残膜回收机防缠绕挑膜装置的制 一种秧草收获机用电力驱动行走机构

液体的分散方法、喷吐或涂布方法、或其装置与流程

2023-03-03 09:50:44 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及一种一边使例如在常温下呈液体的粘接剂、涂覆剂、药液、尤其是含有固体粒子或短纤维的液体等浆液、分散液等均匀地分散,一边进行喷吐或涂布的方法或装置,或是一种通过加热使其流动成液状的加热熔融体进行喷吐或涂布的方法或装置。本发明中可理想地使用前述加热后熔融成液状的低粘度含石蜡的常温固体树脂、例如湿气固化型聚氨酯热熔(pur)系糊剂状热塑性树脂、例如焊料等低粘度、低熔点金属等的加热熔融体。加热熔融体中可含有功能性粒子、短纤维等,此时的液体流动行为通常表现出类似于浆液的行为。因此,以下在本发明中将加热熔融体也定义为液体。需将加热熔融体接触到的部位进行加热以使其成为液态。本发明的液体的喷吐、涂布,是如喷墨、点胶机那样以期望的液滴从作为液体的出口的喷嘴等释放出,包括用于药剂、食品、肥料等的造粒、胶囊化的喷雾等,可使其附着在对象物上,也可向热气流等流化床等在整个表面释放气体而成的流动层进行喷雾而涂覆锭剂,或进行喷雾干燥而使其粒子化。粒子产生不限喷墨、点胶机、无空气喷雾、二流体喷雾、旋转雾化方法等喷吐方式,涂布装置包括用于除前述以外的其他用途的狭缝喷嘴涂布、缝式喷嘴涂布。此外,也包括应用本装置并利用微粒产生装置产生微粒的方法。可列举在被涂物等对象物进行局部涂布,或将粒子以稀疏的状态涂布在面上的分散涂布、或边使喷雾粒子结合边成膜为面状来进行涂布等。也可采用产生比喷雾粒子更小的前述微粒群并稀疏地涂布微粒,或通过将微粒群予以层叠而使粒子群在对象物上结合并以薄膜的形式成膜为面状的方法。也包含微幕式涂布,其是通过从无空气喷雾喷嘴,使液压成为约200至600kpa的较低压力,以形成期望的液膜并将液膜涂布于对象物,或也可利用点胶机喷嘴进行细长线状的珠状涂布。也可为利用前述狭缝喷嘴等进行的涂布,其是在连续或间歇地相对移动的对象物上连续或间歇地进行期望图案的面涂布。


背景技术:

2.以往,浆液等液体的固体粒子容易沉降,用泵吸入作为容器的槽内的浆液并压送,进行大量地循环,并利用设置在循环回路途中的涂布头进行喷吐或喷雾等,而涂布于对象物。另一方面,文献1中是利用本发明人等所发明的方法,借由两个以上的注射器之间的涂布装置,以压缩空气对注射器内的浆液进行加压,并边用流量限制部件进行流量控制边使其在多个注射器之间移动,来进行分散并涂布于对象物。现有技术文件专利文献
3.专利文献1:日本特开2003-300000


技术实现要素:

(发明要解决的课题)
4.但是,在前述方法中,由于在作为大型容器的槽等中填充大量的浆液等液体,装置
变得大型化,需要大量的浆液等。因此,尤其就用于试剂的造粒、胶囊化等用于确认功能性材料的初始性能的材料测试用途,需要前期投资,且会浪费大量的材料。
5.另一方面,本发明人等提出的上述专利文献中,即使是少量的材料也可进行,其是利用压缩空气对储存在两个以上的注射器中的至少一个容器中的浆液进行加压,打开用于对另一个容器的材料进行加压的空气管线,使液体在两个容器之间通过液体通路移动,在该流路中间附近设置自动喷吐装置,使浆液等液体移动或边移动边进行喷吐。通过交替重复该动作,可在相应地防止例如纳米级粒子构成的燃料电池电极用催化剂浆液的固体粒子沉降的同时进行涂布等,但是较大的粒子,例如平均粒径为亚微米至20微米左右的话,会产生沉淀,为了防止该情况而增大压力以提升流速的话,会频繁地逆流到容器上游。此外,本发明中可有效地应用本发明人等所发明的日本特开2018-107355的边在浆液等液体中加入气泡边使其在流路中移动的方法。
6.例如,锂离子二次电池(以下称为lib)、尤其近年备受关注的全固体电池的电极中,由于硫化物系固体电解质粒子的性能高,而强烈要求在市场上推广。另一方面,电极用浆液中含有活性物质粒子、电解质粒子、碳纳米管、碳纳米纤维等容易凝聚的导电助剂、溶剂以及粘结剂等,几乎不可能在均匀分散且提升涂布性能的同时进行涂布。此外,硫化物系固体电解质粒子在湿度管理方面存在重大问题,因此需要投资大型设备,至少需要切实解决有关涂布作业方面的课题。就前述硫化物系,通常在露点为-30~-50℃的干燥室内设置手套箱(以下称为gb)等装置,为了提升电极性能,必须在gb内等进行作业,而需要露点更严格的-70~-90℃的gb内环境。另外,gb中需填充作为钝性气体的氩气等。因此,于容器内液体的加压使用压缩空气、钝性气体等时,需将加压气体降低到-50℃以下,甚至-80℃以下,因此需要较高的初始成本。顺带一提,lib、全固体电池的正极电极用浆液使用活性物质的nmc等三元系活性物质,尤其锂离子二次电池的粘结剂通常使用可耐受电解质液且具有耐热耐化学品性的聚偏二氟乙烯(以下称为pvdf),因此溶剂大多使用可溶解前述pvdf的正甲基吡咯烷酮(以下称为nmp)。但是,粘结剂的pvdf是绝缘体,因此极端示例中最好不要使用。但是,虽然作为电极粒子的固粘成分是必要的,但要求其在电极的全部固体成分中的比率极小,例如以重量比计为10%以下,更优选为5%以下,甚至为3%以下。将电极浆液利用例如喷雾、狭缝喷嘴涂布于作为对象物的集电体的铝箔等时,nmp的沸点高达200℃以上,nmp难以从涂布有厚膜浆液层的涂膜蒸发,难以获得期望的厚膜。为了一次性增加膜厚,例如形成干燥膜厚100微米以上的电极而进行涂布时,会产生裂纹等。另一方面,在lib中,即使是使用了作为负极活性物质的碳、硅粒子、作为粘结剂的橡胶系sbr的水系浆液,制成低粘度的话也会产生沉淀。负极集电体一般为铜箔或不锈钢箔。另外,本发明中的集电体可由树脂制成,材质、形状等没有特别限制。此外,全固体电池的情况下,因为厌水,即使是负极,当粘结剂为pvdf时也需要使用nmp作为溶剂。另外,常用于二次电池负极的作为粘结剂的sbr(苯乙烯-丁二烯橡胶),在有机溶剂中也能溶解。
7.此外,为了提升浆液内高沸点溶剂的挥发,一般会添加低沸点溶剂来进行稀释,并期待出现共沸现象。但是,能够溶解pvdf的母体溶剂(parent solvent)除了高沸点的nmp、dmf等以外,在中沸点或低沸点溶剂群中很难溶解,因此只能找到不良溶剂。此外,本发明中,沸点在200℃以上定义为高沸点,150℃以下定义为中沸点,100℃以下定义为低沸点。中沸点以下的溶剂群难以溶解pvdf,特别是不属于作为工业上使用时的基准的prtr的物质中
只有不良溶剂。
8.因此,本发明的浆液中,较固体成分增加溶剂的比率时,在粘度低的情况下,于喷吐装置的下游利用涂布于对象物的喷雾喷嘴、狭缝喷嘴进行涂布后,溶剂以期望的速度挥发较好,优选为复合溶剂,加入低沸点溶剂以利用共沸尤其理想。另外,为了使涂布于对象物后的浆液的溶剂加速挥发,优选对对象物进行加热。无法使用低沸点溶剂的情况暂且不论,为了尽可能加速挥发,除了前述对对象物进行加热外,也可将浆液进行喷雾,理想为进行可减少每单位时间或每单位空间体积的喷雾粒子密度的脉冲式喷雾,使其粒子化而增大浆液的表面积的话,会增加与大气的接触并促进溶剂挥发。喷雾中,利用压缩气体进行粒子化的二流体喷雾(空气喷雾)法或利用脉冲式喷雾进行粒子化时,喷雾粒子周围的200~600倍质量的气体也会和喷雾粒子一起穿透大气而移动,进而增加接触机会,因此更好。另外,考量促进溶剂挥发的方面,为了获得将对象物加热至约40至120℃与喷雾的协同效应,喷雾粒径越小越好。粘度低的话,可减小喷雾粒径并促进微粒化,可更增大表面积,因此为优选,在前述条件下被加热的对象物能够使溶剂迅速挥发,因此即使是高沸点溶剂,也应加入大量nmp以降低粘度,使例如固体成分成为约25%以下且粘度降低或使粘结剂完全溶解。这样一来,可降低每层的每单位面积的喷雾重量并以薄膜的形式进行涂布。因此,为了在对象物上获得每单位面积的目标干涂布重量,可为多层,能以期望的层进行层叠。尤其就良好地加热对象物的方法,边将对象物在真空等中进行抽吸边加热的话,加热部与对象物的间隙中几乎没有空气隔热层,可防止对象物因溶剂的气化热而冷却,同时对象物的加热得以保持,因此是有效的,对象物优选边利用加热吸附台、加热吸附滚筒或加热吸附带使其吸附边进行加热。但是,粘度降低的话,固体粒子的经时沉降会加剧,特别是为了使全固体电池的各粒子、短纤维均匀地分散,需尽可能地提高流路、容器内的浆液的流速,但尤其容器内的流速越是提高,前述参考文献等的方法中喷流、液滴的速度越快,有时液体会逆流到容器外。即使设置了液面的上限检测系统,也会以切换控制无法追踪的速度频繁地发生逆流,导致压缩空气管线上游的自动切换阀等破损。另外,因浆液等的喷流等导致液体中混入气体的话,这些问题会进一步加重,液体会因大且不稳定的直径的压缩气体混入而破裂并变成液滴,进一步加速逆流。因此,需要解决这些问题。
9.另一方面,在lib的电极形成、于分隔件的陶瓷涂层、全固体电池的电极形成、电解质层形成等领域中,尤其期待共沸时,温和的溶剂较为理想,因此可列举正庚烷作为候选之一。上述pvdf母体溶剂的nmp的比重约为1,而作为不属于prtr的物质且为低沸点的正庚烷(以下称为庚烷)的比重为0.8以下。通过制成以nmp溶解的pvdf粘结剂溶液、活性物质或导电助剂的固体粒子或短纤维等、以及作为稀释溶剂的nmp构成的浆液,并进行混合搅拌分散,可制成浆液。于其中加入不良溶剂的庚烷并混合,进行高速搅拌等,并利用分散装置处理的话,可实现外观良好的分散。但是,停止搅拌的话,不良溶剂会瞬间分离。此外,将其填充到本发明的注射器中时,在左右注射器下部会产生不良溶剂漂浮在由nmp溶剂与固体成分构成的浆液的上部而形成层的现象。为了消除母体溶剂与不良溶剂的分离并进行均匀混合,需提高容器内浆液移动时的流速,尤其需在液体移动切换时产生喷流,使浆液等产生剧烈的湍流来提高分散效果。为此,也需提高流路、容器内的液体的流速。
10.可通过在其中附加能设置于容器下部(液体的出入口)、液体流路、根据需要期望的液体容器内部的静态混合器等来改善分散或混合分散,尤其也可为利用动力的动态混合
器所进行的混合分散。另外,也可利用压缩气体对单侧容器内的液体进行加压,使另一个容器成为更低的正压或负压或大气压,并经由流路、喷吐装置移动,将另一个容器的液体的液面控制在期望的液位,将另一个容器的液体进行泵送并使其移动至其中一个容器,也可设置在泵的上游或/及下游的管道内。此外,本发明中,可通过在泵的下游或/及与喷吐装置连接的流路中混入微气泡并循环的浆液等液体中有效地混入小气泡,来改善浆液等的分散状态。此外,使用本发明人的发明,例如日本特开昭63-242332、日本特开63-248423、日本特开63-278534、日本特开63-296859、日本特开平01-067232等所公开的以碰撞混合或碰撞分散为主体的分散方法的话,可使装置本身小型或超小型化。因此,可用作用于浆液等液体的喷吐或涂布的小型精密分散兼喷吐装置或涂布装置。此外,本发明中,特别是容器间流路的流体方向切换时,尤其液面液位低且液体的自重小,因此可设置使液体在容器下部的液体出口附近产生大幅回旋,或产生大幅湍流并移动,或产生大幅喷流等的机构。此外,通过在流路、前述分散发生器或分散发生机构施加例如螺旋加工槽等,可在流入前述容器时形成大幅螺旋流,使浆液等边分散边移动。基于前述理由,填充在容器中的液体量越少,可使液体全部通过喷流等成为更良好的混合分散状态。大喷流或此时的湍流可比喻为在汹涌的浊流河川中撞击到岩石等障碍物时水的行为。超过500ml的容器、更大直径等的中至大型容器中,可另外设置搅拌装置,例如使叶片旋转的装置等。
11.通常这些被称为注射器的小型容器、约50毫升至10升的容器较理想。当然可为10升以上,也可为50ml以下,也可为20ml以下。容器为70ml以下时,流路可为加工于喷吐装置结构体的孔,或可为金属管,此外,容器液体出入口可用金属管连接,也可用pfa管等管道连接。容器超过0.2升但不太大,且粘度为500mpa
·
s以下时,可将通至涂布头的pfa管等管道的平均内径设定为例如4mm以下,优选设定为2.5mm以下来提高浆液等的流速。另外,容器间的流路在装置的结构上可长达例如6米,但尽可能使容器间保持近距离,例如1米以内,尤其小型容器的情况下,优选为300mm以内。容器可为3升、10升或更大,流路直径可依与长度的关系设定为期望的大小。尤其至少一个容器内的液体填充量超过1升时,两个容器间用平均内径4mm以上的管连接,容器内的液体填充量超过3升时,优选用内径为6mm以上的管等与喷吐装置流路不同的管道进行连接,使槽内的液体,例如浆液高速移动或大量移动,防止浆液沉淀,利用浆液的剪切力使粘度在短时间内降低,可在期望的稳定粘度范围区域进行涂布作业。这些管等的管道与喷吐装置的管道不同,可为较大的内径,此外,与内径大小无关,可缩短全长,并可有多个。此外,通至喷吐装置等的管等管道可为1支,也可为2支以上的多个管道机构。例如2支时,可将2支汇合为1支而使液体在喷吐装置内或外高速移动,形成可使汇合部碰撞分散的结构。此外,也可在流路内设置其他分散机构、流量调整机构。此外,除了通至喷吐装置等的流路以外,如前述可另外设置用于增加容器内的液体移动量的流路。流路优选从容器下部开始,可为管道。从容器下部开始的流路可为单一条也可为多条,也可将一条流路分支成多条。此外,流路的平均直径可设定为比喷吐装置等的流路大,例如可设定为2倍或3倍,也可设置流量调整机构。(用于解决课题的技术方案)
12.本发明中,通过利用压缩气体等对至少一个容器内的浆液等液体进行加压,并使其他容器成为大气压,而在容器间产生压差,并使前述液体高速移动至其他容器内。可在两
个容器间交替进行液体的移动。填充有液体的容器的压力可高可低,没有特别限定,但考量容器、管道等经济成本的方面,可为200kpa以下。如果可高速地移动液体,则其中一个与大气压相连的容器可减压至负压,也可加压至正压,考量成本方面,使用两个容器时,使至少一个容器成为大气压,另一个容器利用压缩气体等进行加压即可。通过将气体切换阀的排气口与涂布室的排气口连接,而抽吸除去液体中微量蒸发的溶剂等。容器为两个时,利用传感器等检测各容器下部(液体出入口附近)的液位,并利用控制器交替自动地进行加压及与大气压相连的电路的自动切换阀的操作即可。自动切换阀用于各容器而使用两个时,可为四通阀(不包括先导口的话为三通阀),兼用时可使用具有更多通口的阀。本发明的目的在于:尽可能改善固体粒子,特别是微米单位的较大且比重较重的粒子等与溶剂或固体粒子等、少量的粘结剂、以及溶剂构成的浆液、与溶剂相容性差且难以良好分散的分散液等液体的混合分散状态,液体喷吐时使其均匀;通过以更高的速度移动液体来对液体施加剪切力,以降低粘度并快速地使粘度范围恒定,并喷吐液体;利用喷吐装置等获得稳定的每单位时间的喷吐量;以及使于对象物的每单位时间的涂布量恒定,进而使对象物上期望部位的膜厚均匀。为此,需尽可能提高移动的液体所期望的正侧压力,并提高流路的流速,使其成为恒定的压力范围。
13.近来,作为全球性重大课题的covid-19等的治疗药物的开发进展迅速,但用于医药品等的造粒、胶囊化的材料开发目的的实验室水平所要求的量为数ml~20ml即可,大型装置不适合,材料开发上花费了大量资金。
14.近来,如上所述的药剂、功能性涂覆剂等的开发取得进展,高价材料有增加。例如含有数微米以下,视情形纳米级粒度分布的粒子的分散液、含有聚合物等的粒子的粉末浆液、或美国专利第5415888号等所提出的燃料电池电极用电极油墨、碳纳米管上担持纳米级铂超细微粒而成的电极油墨等。电极催化剂的原料金属成本每1kg数百万日元以上,进一步制成纳米大小的话成本会进一步增加。因此,除了可形成高品质、高性能的电极外,还强烈期望能以最少限度的涂覆剂无浪费地使用的装置、方法。但是,液体粘度低、容器小、液体填充量少、压缩气体的压力高的话,容器间的液体移动切换后,会瞬间切换到相反侧,有时浆液等会进一步附着在pfa或pp等透明容器,导致光传感器等无法检测,发生切换不良,在相反侧的容器外也会发生液体的逆流,除了自动切换阀损伤等课题以外,也会接连发生浪费贵重且昂贵的材料的情况。检测并控制容器上部的液体上限液位的方式中,无法应对例如混入有压缩气体的逆流的速度,难以防止逆流。
15.本发明是鉴于上述问题而完成,旨在提供一种液体的喷吐方法及装置、对于对象物的涂布方法及装置,能够无浪费地处理最少限度的液体,并能使固体粒子不沉降地以准确的量进行喷吐或喷雾等。此外,即使大量生产也可应用基础数据,即使使用大型容器来进行高速大量生产也可应对,喷吐或涂布装置等的形态不限,点胶机、喷墨、喷雾、狭缝喷嘴等种类不限。
16.另外,本发明的具体目标为提供一种用于适当地分散容易沉降或在分散方面存在
问题的浆液、分散液等液体,并使喷吐或涂布稳定的方法及装置。此外,可利用压缩气体对电池材料,尤其燃料电池的催化剂油墨、二次电池或全固体电池的电极用浆液、电解质用浆液等加压并进行喷吐。燃料电池用电极浆液中含有进行催化剂引发的铂催化剂等,因此不能逆流到容器上游,但需提高流路的流速、容器内的流速来改善分散。另外,在本发明中,厌湿气的前述pur、厌氧性材料,例如厌氧性粘接剂也可与全固体电池同样在除湿环境下的室内没有问题地应对。此外,可通过兼用本发明人所发明的日本特开2013-144279的方法,检查准确的涂布重量,并根据需要进行校准来制造高性能的最终产品。
17.为了解决前述课题,本发明采用以下的液体的喷吐方法及装置。本发明具有如下优点:即使是在使用超微量的难以处理的浆液、分散液的情况下,或即使是在其发展成用于大量生产的情况下,也可使用相同的工序。本发明的内容如下。
18.本发明采用一种液体的分散方法、喷吐或涂布方法、或其装置,其特征在于,是在至少两个容器之间设置液体的喷吐或涂布装置,前述容器与喷吐或涂布装置通过液体流路连通,对至少其中一个容器中所填充的液体进行加压,以在与另一个容器之间产生压差,并使前述流路的液体移动,在前述其中一个容器的液面下限附近使前述容器间的压差反转以自动地重复进行容器间液体的反转移动,同时利用前述液体的喷吐或涂布装置进行液体的喷吐或涂布的方法,在前述各容器的上游设置具有至少比前述液体的总容量大的容积的备用容器,使逆流到备用容器的液体容纳在该备用容器中,从而液体或液滴不会逆流到该备用容器的上游。
19.本发明所提供的液体的分散方法、喷吐或涂布方法、或其装置,其特征在于,压缩气体流路经由盖子延伸至前述两个容器内,且前述盖子上连接有液体流路管,取下前述容器盖并填充液体后,将容器反转,使前述压缩气体流路出口较液面位于上游,将前述压缩气体流路内的液体推出,并利用来自前述流路出口的压缩气体对液体进行加压,在前述压缩气体的压力下,液体从其中一个容器经由前述流路移动至另一个容器。
20.本发明所提供的液体的分散方法、喷吐或涂布方法、或其装置,其特征在于,本发明的前述容器内液体的加压是利用压缩气体进行的加压,在前述备用容器的上游设有具有压缩气体的流入口与排气口的自动切换阀,压缩气体排气从前述容器上部经由前述备用容器上部侵入该备用容器内,并与压缩气体用管道相连,从设置在前述备用容器上部的其他位置的压缩气体出入口配管至前述压缩气体的自动切换阀。
21.本发明所提供的液体的分散方法、喷吐或涂布方法、或其装置,其特征在于,检测液体下降一侧的容器下部液面的下限液位,提高至少前述液体流路的流速,进行液位控制,以使液体的移动在前述容器的液面下限附近重复并自动地反转,至少液体的移动切换时在液体流入一侧的容器下部内产生液体的回旋流或喷流,而改善液体的分散。
22.本发明所提供的液体的分散方法、喷吐或涂布方法、或其装置,其特征在于,前述容器间的液体流路的平均直径为1.5至4.0毫米,流路内的液体速度为0.4m/秒以上。
23.本发明所提供的液体的分散方法、喷吐或涂布方法、或其装置,其特征在于,填充在前述容器中的液体为具有500mpa
·
s以下的低粘度的浆液或分散液,前述容器下部反向加宽,为碗形等,在容器间进行移动切换时产生回旋流或喷流。
24.本发明所提供的液体的分散方法、喷吐或涂布方法、或其装置,其特征在于,在前述液面上漂浮球体,使至少回旋流或喷流所产生的液滴不会逆流到容器上部的压缩气体流路中。
25.本发明所提供的液体的分散方法、液体的喷吐或涂布方法、或其装置,其特征在于,是在两个容器之间设置液体的喷吐或涂布装置,前述容器与喷吐或涂布装置通过液体流路连通,对至少其中一个容器中所填充的液体进行加压,以在与另一个容器之间产生压差,并使前述流路的液体移动,在前述其中一个容器的液面下限附近使前述容器间的压差反转以自动地重复进行容器间液体的反转移动,同时利用前述液体的喷吐或涂布装置进行液体的喷吐或涂布的方法,前述液体的总量等于或小于前述一个容器的内容积,前述容器上部的压缩气体供给口利用保护件来防止前述液体逆流或液滴逆流,该保护件侵入容器内而设置,至少一部分具有透气性,且会阻挡液体移动。
26.本发明采用一种液体的分散方法、液体的喷吐或涂布方法、或其装置,其特征在于,是在至少两个容器之间设置液体的喷吐或涂布装置,前述容器与喷吐或涂布装置通过液体流路连通,对至少其中一个容器中所填充的液体进行加压,以在与另一个容器之间产生压差,并使前述流路的液体移动,在前述其中一个容器的液面下限附近使前述容器间的压差反转以自动地重复进行容器间液体的反转移动,同时利用前述液体的喷吐或涂布装置进行液体的喷吐或涂布的方法,设置流量比前述液体流路的流量更大的另一流路,以加速容器内液体的移动。
27.本发明采用一种液体的分散方法、液体的喷吐或涂布方法、或其装置,其特征在于,至少一个容器的加压是利用压缩气体进行的加压,对其中一个容器中所填充的液体进行加压,使液体经由多个液体流路移动至为大气压或压力比前述其中一个容器内压力更低的另一个容器中,检测前述两个容器的液体的液位,用泵抽吸前述另一个容器内的液体并进行加压,使液体返回前述其中一个容器而形成循环回路,加速前述容器内液体的移动,且使至少前述喷吐装置的液压始终保持恒定。
28.本发明中,两个以上的容器例如可为三个或更多,但将就两个容器进行说明。另外,特别是使用上述泵时,另一个容器可比其中一个容器小。本发明中,通过提高流路、两个容器内的液体速度,来产生湍流、喷流、甚至回旋流,从而改善浆液等液体的分散,并且使填充在容器内的液体的喷流、液滴不会逆流到自动切换阀。
29.综上所述,是提高液体的流路、容器内的速度来改善液体的分散,即使逆流,也在各容器的上游设置容积大于所填充的液体总量的容器。另外,备用容器储存逆流的液体,并具有液体、液体的液滴不会逆流到上游的结构。因此,可在不污染备用容器的液体上游的管道等的情况下进行再利用。此外,在容器的上部设置防止逆流的保护件,且填充的液体不超过其中一个容器的容积。就填充量而言,使用其以下的容积的杯等进行即可。此外,为了防止容器内的浆液等液体的沉降,通过采用较喷吐装置等的流路,流量更大、直径更大的管道,来提高全部浆液等液体的每单位时间的流量并改善分散,获得稳定的喷吐量、涂布量、以及多种材料的期望分布。(发明效果)
30.如上所述,例如从医药研究用材料、燃料电池的电极油墨、次世代电池例如全固体
电池电极的浆液等的实验装置用微量材料处理,到各种生产用的大量材料处理、喷吐、涂布等均可适用,故可使用一致的数据,无需担心性能。
附图说明
31.图1是本发明实施方式的与至少两个容器间的喷吐装置连通的容器、液体流路、备用容器、以及产生差压的加压气体管道结构的概略剖视图。图2是本发明实施方式的逆流应对备用容器及压缩气体的吸排气结构的概略剖视图。图3是本发明实施方式的容器的概略剖视图,其中,容器大小可自由地制作,且装设有防止填充有液体的容器上部的逆流的保护件。图4是设置有与两个容器间的喷吐或涂布装置的流路不同且管径较大的流路的概略剖视图。图5是容器下部的液体形成回旋流时的容器的概略剖视图。
具体实施方式
32.以下参照附图针对本发明的优选实施方式进行说明。此外,以下的实施方式仅是为了易于理解发明的一个例子,不排除在不脱离本发明的技术思想的范围内本领域技术人员所可实施的添加、置换、变形等。
33.附图示意性地显示本发明的优选实施方式。
34.图1中,将其中一个容器称为第一容器,另一个容器称为第二容器进行说明。第一容器1经由通过流路109连接的喷吐装置3,进一步经由流路109’而连接到第二容器1’。从第二容器1’的上部经由气体管道8’,再经由备用容器2’的上部,气体管道8’的气体流路的延伸部分插入到备用容器2’的深处。从备用容器2’的上部到自动切换阀6’是通过管道9’连接。压缩气体经由调节器7’,在自动切换阀6’打开时经由第二备用容器2’从第二容器1’的上部流入,并对填充于第二容器1’内的液体(未示出)进行加压,液体经由流路109’、喷吐装置3内、液体流路109而高速移动,从第一容器1的下部流入并进行填充。此时,自动开关阀6关闭,因此自动开关阀6的排气口与第一容器1经由管道8、备用容器2、管道9连接,由于为大气压,因此液体朝容器1的上部移动。此外,密封为了切换自动开关阀6而移动的阀柱、以及压缩气体流路、排气口的密封件的材质,优选为不会因溶剂蒸汽而溶胀,且滑动阻力小的金属密封件、或陶瓷密封件或氟树脂或其涂覆部件。第二容器1’的液面(未示出)到达液位传感器4’、5’附近的话,通过控制器(未示出)关闭自动切换阀6’,第二容器1’与大气压相连,自动切换阀6打开时,经调节器7调压后的压缩气体对第一容器1的液面(未示出)进行加压。液面下降并到达第一容器1的液位传感器4、5附近的话,进行检测并利用控制器(未示出)使自动切换阀6、6’动作,流路109、109’的液体自动地反转移动,通过重复该反转,反复进行这种连续循环的移动,液体由喷吐装置3进行喷吐或涂布。即使液体通过管道8、8’而逆流到备用容器2、2’中,由于压缩气体管道流路朝向备用容器的下部延伸,与备用容器上部之间被容器内空间明显隔开,而且液体会因自重而落下,因此填充容积量小于或等于备用容器2、2’的容积的液体不会逆流到自动切换阀6、6’。假设产生液体的微细粒子的情况下,可设置透气性的不织布片、筛网等来防止侵入到备用容器上部的粒子等。此外,假设逆流的昂贵浆
液等可通过拆下备用容器下方的盖子(未示出)或打开小型的旋塞等而轻易地再利用。前述容器内液体无法被来自透明的pfa或pp等容器外的光检测到时,可利用超音波传感器等来检测液面液位。图1’为本发明的一个例子,使气泡混入浆液等液体中,利用气泡的力量来防止固体粒子等的沉降,为了使分散稳定,使压缩气体用管道侵入至容器1的下部(液体的出入口附近),并在其前端设置气泡产生器160,以使气泡混入液体161中。管道8侵入至备用容器2的内部,即使有液体逆流,也可将液体容纳在备用容器2中。本方法中,可存在产生经溶剂蒸汽加湿的气泡的溶剂起泡容器150,也可不存在。此外,管道8在途中分支,管道170与第一容器上部相连,并可对液体161进行加压。管道170的流量,可在兼顾气泡产生器160的流量同时通过未示出的流量调整器、固定孔口等来调整。备用容器2上部通过管道153而连接至溶剂起泡容器150的上部。在填充于溶剂起泡容器150中的溶剂151内,管道从气泡产生器152经由起泡容器150的上部并通过管道154连接至自动切换阀6,在上游有压缩气体调节器7。目的在于利用压缩气体进行加压时,在起泡容器150内产生溶剂蒸汽,使其混入液体161的气泡内,将因液面上的气泡破裂所导致的液体的溶剂成分的挥发分量减小到最低限度。另外,相反侧的液体容器(未示出)的上游也为相同的结构,因此省略。图1
”‑
a同样是本发明的一个例子,可制作液体用容器、备用容器,但可通过制作或改造市售的例如瓶等容器、尤其带有广口盖的瓶等玻璃或塑料容器等的特别是盖子来低廉地提供。在市售透明或半透明的容器1的盖子111上加工液体用与压缩气体用的流路,气体用流路180到达容器1的底部附近。根据所使用的液面,自由地调整压缩气体流路口的到达位置。流路可将pfa管等管道8固定在连接器(未示出)的中间部,可使其延长,也可设置其他管。此外,可在盖子111设置与液体流路连接的机构,例如耐化学品性的用于固定pfa等的连接器。盖子也可特别制作。液体填充的容器、盖的种类不限于pp、pe、pfa、金属、玻璃、陶瓷等,但考量耐化学品性与液体容易脱离的观点,优选为pfa制。此外,备用容器2可为一次性的,因此可选择低廉的pp或pe容器,其上部(盖子)的结构与图1相同,因此省略。另外,压缩气体的压力可为100kpa以下,也可为50kpa以下,因此市售品的容器在耐压方面没有问题。图1
”‑
b为液体填充时的状态190,移除盖子111’并填充期望量的液体。盖上盖子并反转的话,会成为图1
”‑
a的状态。流入管180的液体可通过手动或自动地瞬间打开与压缩气体管道8连接的流路而推出到容器内。此外,为了最大限度减少容器反转时管180、气体管道8内的液体量,管径、管道径优选为较小,例如优选为内径2mm以下。此外,为了最大限度减少液体流入气体管道,备用容器2的底部优选比容器中液体的液面液位高。
35.图2是图1的备用容器2的放大图,来自填充有液体的容器的排气(压缩气体)管道(管)14穿过并经由备用容器11的上部适配器12的设置管道的连接器(未示出),而插入到备用容器11内。侵入到备用容器11内部的管道可设置其他流路,例如管等。侵入的管道等的侵入位置可根据液体的性质来确定,可为备用容器11的上部12附近,例如距上部1/5~1/4的位置,比重轻时或粘度低时,可为距备用容器的上部1/3的位置或更深。假设逆流的备用容器11内的液体(未示出)可通过打开安装于备用容器下部的简
易旋塞(未示出)或移除塞子17等而轻易地抽出并再利用。图2’中,尤其粘度低、容易以较少的能量成为液滴的液体,作为更严重的向上游逆流的预防对策,可通过利用与备用容器的内周接触且在外周围附近有孔的部件和保护件19来防止液滴、液体的逆流,并进一步在上部设置网等筛网18等、例如低廉的不织布来除去微细的液滴。保护件所接触的部件的期望孔数、筛网或不织布等多孔质基材的选择,会对每种应用的压缩气体或排气的移动速度产生影响,因此需要深思熟虑。
36.图3中,填充液体32的容器能以容器组装体的形式制作并使用。可根据喷吐装置制成期望的大小。此外,可装设期望的部件等,因此作为结构体是有益的。此外,由于分解组装容易,因此清洗接液面时特别有效。上盖36、pfa或pp或强化玻璃等透明或半透明、或金属制等的筒体31、以及下盖33用螺栓38和螺母34、35进行拧紧固定。与附图相反,螺栓38也可从下盖朝向上盖设置,且上盖36可用螺母34、35进行拧紧固定。可不用螺栓,而用长螺钉将上下盖像下盖那样从两侧用螺母夹住并适当拧紧来安装。上下盖可为peek、pfa等塑料,也可为金属,透明等的筒体31的两端与上下盖33、36之间的密封件355优选具有耐化学品性,可为o形环,也可为ptfe环,通过用螺母35拧紧并用螺母34固定,可将施加了压力的压缩气体、液体完美地密封。上盖的密封件可应对压缩气体,因此可为nba、viton等的o形环,下盖的密封件优选为不会因溶剂等溶胀的ptfe垫片、全氟乙烯等的o形环。这是容器组装体的基本,可用作本发明、或本发明以外的容器组装体。筒体由金属制成或陶瓷制成尤其以用于熔融体时,可将内面进行研磨加工以提高精度,并可轻易地进行镜面加工等。筒体的形状没有限定,为中空即可,根据用途可为四角形,也可为多角形,也可为椭圆,上盖、下盖或密封件相应地加工即可。本容器可分解组装,因此可在内部设置各种对策部件。例如可在容器上盖36设置液体填充用开口部。即,上盖可塞住。且塞子的相对开口部可填充液体,塞子可兼作排斥逆流的液体、液滴的反挡件(reflector)20。仅凭此即可轻易地防止比重大、粘度较高的材料逆流、液滴逆流。因此,压缩气体的流路350可设置在反挡件20前端的背面侧的凹陷位置,以防止液流等进入。此外,可设置中空的多孔圆板25,用于在设有反挡件20的状态下填埋反挡件的外周与容器筒体31内周之间的空间部。另一方面,在下盖33设置滤网301,并在其上或上下设置密封件355,筒体31用螺栓38与螺母35拧紧,最后可用螺母34固定。滤网301的开口部可根据浆液内的粒子、短纤维的大小、形状、浆液的凝聚物大小从2/1000英寸至20/1000英寸中选择,开口部的形状不限,开口的大小可更小也可更大。可为1mm。滤网不仅有过滤的作用,还承受液压,因此对于浆液等的分散也有效。图3’中,进一步作为不需要备用槽的简易方法,能够提出的是在筒体上部安装中间部为中空的筛网组件354,并在其与筒体之间安装o形环357加以固定。保护件20的前端以按压筛网354的方式设置。这样一来,可完全防止液滴,压缩气体、排气可经由保护件周围的筛网移动。筛网可为低廉的不织布,只要有透气性且不影响液压、排气速度,则没有特别限定。当然,即使不采取逆流对策,也可有效地作为液体容器使用。
37.图4中,填充于较大容器41’的浆液等液体401’,通过打开容器41’内连接到压缩气体调节器47’的自动切换阀400’,而与压缩气体管线连接并被加压,因此,液体经由流路
44’、44向容器41移动。本发明中,为了增加容器内液体401、401’每单位时间的移动量,可设置另一流路402来连通容器41与41’。另一流路402越短越好,以增加流量并减小阻力,此时内径大小不限。为了加速容器41’的液体401’的移动速度,尤其需要较长流路时,内径可增大到期望的大小。此外,可在流路中央设置一个流量调整阀等(未示出),或于期望的位置设置多个。另一流路402也可为多个。此外,也可从一个流路分支成多个流路。在容器下部,利用传感器等(未示出)检测液面,并同样利用控制器(未示出)使压缩气体管线的自动切换阀400、400’动作,以使液体的移动可自动地切换。当然,也可利用定时器来定时切换。时间调整可以0.1秒或0.001秒为单位,没有限定。此外,可将一个压缩气体调节器进行分支,可如图所示分支成两个,并对各个的阻力等的微小偏差进行微调整以使每单位时间的移动量相同。移动的动作、涂布等与图1相同。本发明中,尤其容器较大时,可设置搅拌装置460、460’。搅拌装置的例如叶片的旋转,也可在液面的液位高于或等于前述叶片的位置时旋转。本发明中,容器的盖子的一部分可由强化玻璃制成,并可设置从容器的外部检测液位的传感器46、46’。此外,图4’中,利用压缩气体对容器41的液体401进行加压,液体401经由流路44、44’、另一流路402,移动至与大气压相连或气体压力比容器41低的容器41’中,达到期望的液体401’的液位时,从容器出口300经由管道302用泵303抽吸,进行加压并经由管道304移动至容器41,可形成连续的循环回路。此外,上述另一流路402、经由喷吐装置的流路44’,可通过管道等从容器41的最下部或期望的下部在容器41’的期望部位,或经由上部的盖子等而在容器41’内的期望位置设置管道出口来移动液体。此时,通至泵的抽吸管不仅可在上述容器出口300,也可在期望的位置,例如可在容器41’的最下部。此外,泵的压送目的地也可通过管道等压送至容器41的期望部位。可从容器41’内部经由上部的盖子等压送至其中一个容器41的期望部位。利用来自容器41的管道等从压送管线出口送出的液体、利用来自泵的管道等从压送管线的出口送出的液体,不喜气泡夹带时,可沿容器内壁流出,以免气体混入。通过采用这种结构,可完全隔绝泵的液压变动,从而完全不会影响到通至喷吐装置的流路44、44’的液压。泵可连续地运行也可间歇地运行。此外,本方法中,是利用经精密调整的压缩气体对液体进行加压,且直至喷吐装置为止几乎没有脉动,且在另一个容器内液体以较大的面积与例如大气压接触,不存在喷吐装置附近的脉动的课题,因此液体泵的种类可以是脉动式的,可为柱塞泵、蛇形泵、齿轮泵、管式泵、隔膜泵等。流路44内或喷吐装置内的液压、压缩气体压力,可通过使用附有高精度泄压部的精密调节器来保持恒定,因此可使喷吐装置附近的液压保持恒定。泵例如可为上述隔膜泵等脉动泵,也可是间歇式的单柱塞泵等低廉的泵。固体成分在另一流路402中,尤其在容器中沉降时,需加速容器内的液体移动速度。容器41’的液面降至期望的液面以下时,可利用容器41’传感器等(未示出)进行检测,并自动地使泵停止,此外,也可检测容器41内的下限液面液位,并填充在液体的喷吐装置等中所使用的分量。可首先根据容器的移动流量或流路44、44’、402的移动量来确定或调整泵的移动流量,从而可始终在稳定的条件下进行循环。当然,在本发明中,即使是大型容器,也可在其上游设置与图1同样的备用容器。此外,压缩气体可利用前述溶剂起泡器等加湿。
38.图5中,设置有液体的喷流机构或回旋流机构等的分散器451等分散机构。也可代
替分散器451或设置能够并用的用于分散辅助效果及过滤的滤网(未示出)。滤网可设置在分散器的上游或下游。容器51的下部形状理想为锥形或碗形以便液体不滞留地顺畅移动。分散机构可设置在容器下部到容器出入口452附近的任意部位。流路的液体的回旋流450可根据回旋机构的形状来选择大小、强弱。特别是液体的切换移动时或液体的自重较小的液量液位时,浆液等可进行理想的混合分散。尤其即使容器的直径大,本方法也有效。此外,在容器51下部附近的液体下降时的液面下限附近,为了进行液位检测,可使容器的至少一部分透光,以利用光发射与光接收的传感器440、440’检测液位。此外,当使用有机溶剂作为浆液的溶剂并在室内使用液体容器时,可使用不需要电气配线而利用光纤的光发射/接收传感器。此外,大致切换即可的情况下,即使不使用传感器,也可定时进行液体移动的切换。时间上也可进行最小单位0.1或0.001秒的调整,可设定期望的时间,也可微小地调整两个容器的切换时间。
39.本发明中,可边利用小型容器分散极少量的浆液等液体,边利用至少一个喷墨器、点胶机等进行喷吐,也可进行喷雾等。或可利用至少一个小型的喷墨器、点胶机、喷雾装置、或狭缝喷嘴装置等涂布于对象物上。
40.另一方面,本发明中,通过对大量的浆液等液体使用大型容器,可利用前述生产用的至少一个喷墨器、点胶机、喷雾装置、狭缝喷嘴装置进行喷吐、喷雾或涂布,以应对生产线,也可大量生产。(工业实用性)
41.根据本发明,即使是例如医药品的造粒、次世代电池的电极形成等的实验等中所使用的少量浆液等液体,或是在它们的大型生产线上使用大量的液体进行生产的情况下,也可高品质地制造。(符号说明)
42.1、1’、41、41’、51 容器2、2’、11 备用容器3、42、352 喷吐(涂布)装置43、353 喷嘴4、4’、5、5’、46、46’、440、440
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液位传感器6、6’、16、22、400、400
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自动切换阀7、7’、21、47、47
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压缩气体调节器8、8’、9、9’、14、15、23、48、48’、153、154、170 压缩气体管道12 容器盖17 塞子18 筛网19 透气性反挡件20 反挡件25 透气孔部31 筒体32、161、401、401’、480 液体
33 下盖34、35 螺母36 上盖38 螺栓43 喷嘴44、44’、109、109’、302、304、351、351
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液体管道150 起泡容器151 溶剂152 气泡产生器(溶剂)160 气泡产生器(液体)300 容器出口301 滤网303 泵350 压缩气体出入口354 筛网355 密封件356、357 o形环402 另一流路(液体)450 回旋流451 分散器452 容器出入口流路460、460
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搅拌装置。
再多了解一些

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