CN102117028A - 一种调色剂的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调色剂的制造方法，该方法包括以下步骤：获取微米级调色剂粉末；在所述微米级调色剂粉末中添加纳米级二氧化硅；对添加了二氧化硅的调色剂粉末进行球形化热处理；在经过球形化热处理的球形化调色剂粉末中添加外添剂并进行混合；过筛得到调色剂。采用本发明的方法制造的调色剂带电量分布更均匀，改善了显影过程中调色剂的流动性，减少了废粉量，提高了转印率，明显改善了打印品质，而且不会对机器和环境产生污染。

Description

一种调色剂的制造方法
技术领域
本发明涉及一种调色剂的制造方法。
背景技术
目前，传统机械法生产调色剂（也叫“碳粉”）的方法主要有以下步骤：1）原材料混合，2）混炼挤出，3）粗粉碎，4）机械力（例如气流）微粉碎，5）加入外添剂后混合，6）过筛得成品。该方法生产得到调色剂由于是采用机械力作用粉碎得到，调色剂颗粒外表面呈不规则形状，且微粉碎后直接加外添剂后混合得到的调色剂，其颗粒带电量分布不均匀，在显影过程中调色剂的流动性差，废粉多，转印率低，外添剂容易脱落，产生调色剂飞扬，污染机器和环境等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种改进的调色剂制造方法，以使调色剂带电量分布更均匀，改善显影过程中调色剂的流动性，减少废粉量，提高转印率，改善打印品质，而且不会对机器和环境产生污染。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下的技术方案：设计一种调色剂的制造方法，包括以下步骤：获取微米级调色剂粉末；在所述微米级调色剂粉末中添加纳米级二氧化硅；对添加了二氧化硅的调色剂粉末进行球形化热处理；在经过球形化热处理的球形化调色剂粉末中添加外添剂并进行混合；过筛得到调色剂。
所述微米级调色剂粉末可通过常规的机械力粉碎法制得，也可以直接向调色剂粉末的供应商购得。
优选地，所述纳米级二氧化硅的粒度中径为10~30纳米。
优选地，所述纳米级二氧化硅的重量为所述微米级调色剂粉末重量的0.1~5.0%。
优选地，所述微米级调色剂粉末的原料包括树脂、色料、蜡和电荷控制剂。
所述热处理的介质可以是热气流，也可以是热水。当加热介质为热气流时的温度比所述树脂的软化点温度高70℃以上，最好为250℃~280℃，球形化热处理时间为1~10秒。所述加热介质为热水时的温度高于所述树脂的玻璃化温度，温度范围为80~97℃内，球形化热处理时间为1~10分钟。其中，采用热水作为加热介质的球形化热处理可在夹套型反应釜中进行，经热水处理的调色剂还需进行脱水和干燥处理。
优选地，所述微米级调色剂粉末的球形度为0.900~0.950，所述球形化调色剂粉末的球形度为0.950~0.980。
优选地，所述微米级调色剂粉末的粒度中径为7.0~7.5微米，所述球形化调色剂粉末的粒度中径为6.8~7.2微米。
本发明的调色剂制造方法具有以下的有益效果：
1）使外部施加在调色剂表面的应力比较均匀，避免了颗粒变形和质量不均匀。
2）提高了调色剂的流动性和转印率，减少废粉产生；
3）避免因调色剂颗粒形状不均匀导致的带电不均匀，从而出现选择性显影，即特定粒度中径或电量的颗粒优先被消耗掉。
4）外添剂二氧化硅不从调色剂表面脱落，打印过程不产生粉尘飞扬，不污染机器和环境。
5）明显改善了打印品质。
由于在微米级调色剂粉末的球形化热处理步骤前在所述调色剂粉末中添加了纳米级二氧化硅，它能有效地附着在调色剂粉末颗粒的表面，使调色剂粉末在进行球形化热处理时获得出色的分散性和稳定的进料量，避免调色剂粉末颗粒发生粘结，而不会削弱热处理的效果；并且在最后加入外添剂时，使外添剂较易均匀分布于调色剂表面。本发明的方法适用于黑色调色剂和彩色调色剂（例如青色调色剂、品红色调色剂和黄色调色剂）的制造。
通过图1至图4所示的列表，对球形化热处理前后的调色剂特性及在HP2600打印机上的打印结果进行比较，在列表的实验数据中：
1）球形度检测仪器采用流动式颗粒影像分析仪FPIA-3000A。
2）流动性采用凝集度测试数据表示，其测试方法：将100目、200目、300目的标准筛按顺序固定在振动架上，称取W克样品，放入最上面的筛（100目）内，振动15秒后，精确称量各筛内残留的样品量（精确到0.01g）。按下式计算凝集度C：
C=（1×m1/W+0.6×m2/W+0.2×m3/ W）×100%
式中：m1、m2 、m3分别是100目、200目、3200目标准筛内残留的样品量。
重复三次，取算术平均值。
3）带电量的测试采用吹气分离法带电量测试仪，其方法是将调色剂与载体摩擦时，各自产生数值相等、电性相反的电荷，采用吹气分离法将调色剂从载体上分离，然后通过测量载体上的带电量，即可得出调色剂的带电量。
4）色密度的测试采用反射式密度测试仪分别测量样张左上角、中间、右下角各1处的图像密度，每处测3次取平均值，取3处平均值的平均值作为该样张的色密度。
5）底灰的测试采用白度测试仪分别测量各色底灰版样张上被覆盖区域的光反射率，记作读数B1，再测量未覆盖区域的4个相对较暗处的光反射率，取其中最小一个值，记作读数B2，B1-B2的差值即为该样张的底灰。
6）转印率的计算方法为转印到纸上的调色剂量与废粉量加上转印到纸上的调色剂量之和的比值。
7）废粉量为一定量调色剂在正常打印一个寿命后进入废粉仓的粉的重量。
附图说明
图1是对球形化热处理前后的黑色调色剂特性及在HP2600打印机上的打印结果进行比较的列表。
图2是对球形化热处理前后的蓝色调色剂特性及在HP2600打印机上的打印结果进行比较的列表。
图3是对球形化热处理前后的黄色调色剂特性及在HP2600打印机上的打印结果进行比较的列表。
图4是对球形化热处理前后的品红色调色剂特性及在HP2600打印机上的打印结果进行比较的列表。
具体实施方式
实施例1：
苯丙树脂                    100.0重量份
碳黑                          8.0重量份
电荷调节剂                    2.0重量份
聚丙烯蜡                      2.0重量份
将以上原料放入Henschel混合机混合，通过双螺杆挤出机熔融混匀，冷却粗粉碎，通过气流粉碎机粉碎分级，使颗粒粒度中径为7.2微米，球形度为0.915，添加0.4% 的粒度中径为15纳米的二氧化硅混合均匀，采用热气流作为加热介质进行球形化热处理，热气流的温度为280℃，热处理时间为1~10秒，得到的黑色调色剂基本颗粒，粒度中径为7.1微米，球形度为0.960，收得率为97%，再添加0.8 %二氧化硅，0.2%二氧化钛，得到黑色调色剂。在HP2600打印机上打印测试2000页，其色密度为1.25，转印率93%。在400倍放大镜下观察，色彩饱满，无齿状边缘。具体数据见图1。
实施例2：
聚酯树脂                    100.0重量份
颜料C.I. Pigment Blue 15-3    4.0重量份
电荷调节剂（CCA） E-84        2.0重量份
聚丙烯蜡                       1.0重量份
将以上原料放入Henschel混合机混合，通过双螺杆挤出机熔融混匀，冷却粗粉碎，通过气流粉碎机粉碎分级，使颗粒粒度中径为7.0微米，球形度为0.910，添加5% 的粒度中径为10纳米的二氧化硅混合均匀，采用热气流作为加热介质进行球形化热处理，热气流的温度为250℃，热处理时间为1~10秒，得到的蓝色调色剂基本颗粒，粒度中径为6.8微米，球形度为0.960，收得率为96%，再添加0.8 %二氧化硅，得到蓝色调色剂。在HP2600打印机上打印测试2000页，其色密度为1.05，转印率91%。在400倍放大镜下观察，色彩饱满，无齿状边缘。具体数据见图2。
实施例3：
聚酯树脂                       100.0重量份
颜料C.I. Pigment yellow 17       4.0重量份
电荷调节剂 E-84                  2.0重量份
棕榈蜡（Carnauba Wax）           1.0重量份
将以上原料放入Henschel混合机混合，通过双螺杆挤出机熔融混匀，冷却粗粉碎，通过气流粉碎机粉碎分级，使颗粒粒度中径为7.5微米，球形度为0.925，添加0.1%的粒度中径为30纳米的二氧化硅混合均匀，采用热水作为加热介质进行球形化热处理，热水的温度为80℃，球形化热处理时间为1~10分钟，得到的黄色调色剂基本颗粒，粒度中径为7.2微米，球形度为0.965，收得率为97%，再添加0.8 %二氧化硅，0.2%二氧化钛，得到黄色调色剂。在HP2600打印机上打印测试2000页，其色密度为0.82，转印率92%。在400倍放大镜下观察，色彩饱满，无齿状边缘。具体数据见图3。
实施例4：
聚酯树脂                       100.0重量份
颜料C.I. Pigment red 122         4.0重量份
电荷调节剂 TN105                  2.0重量份
棕榈蜡                            1.0重量份
将以上原料放入Henschel混合机混合，通过双螺杆挤出机熔融混匀，冷却粗粉碎，通过气流粉碎机粉碎分级，使颗粒粒度中径为7.4微米，球形度为0.920，添加0.5% 的粒度中径为20纳米的二氧化硅混合均匀，采用热水作为加热介质进行球形化热处理，热水的温度为97℃，热处理时间为1~10分钟，得到的红色调色剂基本颗粒，粒度中径为7.2微米，球形度为0.960，收得率为97%，再添加0.8 %二氧化硅，0.2%二氧化钛，得到品红色调色剂。在HP2600打印机上打印测试2000页，其色密度为1.03，转印率92%。在400倍放大镜下观察，色彩饱满，无齿状边缘。具体数据见图4。
实施例4的对比实施例：
聚酯树脂                       100.0重量份
颜料C.I. Pigment red 122        4.0重量份
电荷调节剂 TN105                2.0重量份
棕榈蜡                          1.0重量份
将以上原料放入Henschel混合机混合，通过双螺杆挤出机熔融混匀，冷却粗粉碎，通过气流粉碎机粉碎分级，使颗粒粒度中径为7.45微米，球形度为0.920，添加0.8 %二氧化硅，0.2%二氧化钛，得到品红色调色剂。在HP2600打印机上打印测试2000页，其色密度为0.95，转印率85%。在400倍放大镜下观察，色彩覆盖不均匀，出现齿状边缘。具体数据见图4。
其他未经球形化热处理前的三个颜色（黑色、黄色、蓝色）的调色剂测试数据见图1至图3。

Claims (10)

1.一种调色剂的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取微米级调色剂粉末；
在所述微米级调色剂粉末中添加纳米级二氧化硅；
对添加了二氧化硅的调色剂粉末进行球形化热处理；
在经过球形化热处理的球形化调色剂粉末中添加外添剂并进行混合；
过筛得到调色剂。
2.根据权利要求1所述的调色剂的制造方法，其特征在于：所述纳米级二氧化硅的粒度中径为10~30纳米。
3.根据权利要求2所述的调色剂的制造方法，其特征在于：所述纳米级二氧化硅的重量为所述微米级调色剂粉末重量的0.1~5.0%。
4.根据权利要求1至3任一项所述的调色剂的制造方法，其特征在于：所述微米级调色剂粉末的原料包括树脂、色料、蜡和电荷控制剂。
5.根据权利要求4所述的调色剂的制造方法，其特征在于：所述球形化热处理的加热介质为热气流或热水。
6.根据权利要求5所述的调色剂的制造方法，其特征在于：所述加热介质为热气流时的温度比所述树脂的软化点温度高70℃以上，球形化热处理时间为1~10秒。
7.根据权利要求6所述的调色剂的制造方法，其特征在于：所述加热介质为热气流时的温度为250℃~280℃。
8.根据权利要求5所述的调色剂的制造方法，其特征在于：所述加热介质为热水时的温度高于所述树脂的玻璃化温度，温度范围为80~97℃内，球形化热处理时间为1~10分钟。
9.根据权利要求1所述的调色剂的制造方法，其特征在于：所述微米级调色剂粉末的球形度为0.900~0.950，所述球形化调色剂粉末的球形度为0.950~0.980。
10.根据权利要求1所述的调色剂的制造方法，其特征在于：所述微米级调色剂粉末的粒度中径为7.0~7.5微米，所述球形化调色剂粉末的粒度中径为6.8~7.2微米。
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