CN106842841A - 正电非磁性色调剂的制备方法 - Google Patents

正电非磁性色调剂的制备方法 Download PDF

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吴校荣
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Abstract

本发明提供一种正电非磁性色调剂的制备方法，其中，正电非磁性色调剂包括色调剂母料和添加剂，色调剂母料包括100重量份的苯丙树脂、3重量份的脱模剂、6重量份的着色剂和3重量份的电荷控制剂，添加剂包括0.5重量份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性二氧化硅、0.4重量份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性二氧化硅、0.7重量份的钛酸钡和0.3重量份的聚甲基丙烯酸甲酯；制备方法包括预混步骤和后混步骤。本发明通过原材料的选择和混合工艺配合，制备出打印品质良好的正电非磁性色调剂。

Description

正电非磁性色调剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种色调剂的制备方法，特别涉及一种正电非磁性色调剂的制备方法。
背景技术
现有的打印机一般包括两大类，激光打印机和喷墨打印机，激光打印机相较于喷墨打印机具备打印速度快、打印成本低等优点，因此被广泛地应用于办公场所，特别是近年来彩色激光打印的普及，激光打印的市场越来越大，而激光打印机所使用的原装色调剂(通常也称为碳粉)往往价格较高，限制了用户的使用。
通用耗材企业生产的兼容耗材因其价格低廉受到广大用户的青睐，然而研究人员在开发兄弟激光打印机HL-5240打印机的TN580粉盒的色调剂时，在打印测试过程中容易出现OPC重影、底灰和黑板拖尾等问题，特别是寿命测试后期显影辊出现上粉不良，黑板拖尾严重，仅通过调整色调剂的配方和改变添加剂均难以完全解决上述问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种打印效果良好的正电非磁性色调剂的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种正电非磁性色调剂的制备方法，其中，正电非磁性色调剂包括色调剂母料和添加剂，色调剂母料包括100重量份的苯丙树脂、3重量份的脱模剂、6重量份的着色剂和3重量份的电荷控制剂，添加剂包括0.5重量份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性二氧化硅、0.4重量份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性二氧化硅、0.7重量份的钛酸钡和0.3重量份的聚甲基丙烯酸甲酯；制备方法包括预混步骤和后混步骤；预混步骤包括，首先将色调剂母料在混合机中以600转/分钟的转速混合2分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合2分钟；后混步骤包括，首先向预混步骤中得到的色调剂母料混合物中添加添加剂，在混合机中以600转/分钟的转速混合2分钟至3分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合2分钟至4分钟。
进一步的方案是，后混步骤中，首先以600转/分钟的转速混合2分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合2分钟。
一个替代的方案是，后混步骤中，首先以600转/分钟的转速混合3分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合2分钟。
一个替代的方案是，后混步骤中，首先以600转/分钟的转速混合3分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合3分钟。
一个替代的方案是，后混步骤中，首先以600转/分钟的转速混合3分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合4分钟。
进一步的方案是，预混步骤还包括：熔融混炼步骤，将混合后的色调剂母料混合物在混炼机中熔融混炼成混炼物，控制混炼的温度在100摄氏度至140度之间；冷却步骤，将混炼物冷却至室温；粉碎分级步骤，将冷却后的混炼物粉碎成颗粒，并在颗粒中分级出直径为5微米至20微米的色调剂母料。
更进一步的方案是，后混步骤还包括：筛选步骤，将后混得到的色调剂母料和添加剂混合物过筛去除粗颗粒，筛网目数为80目至150目，优选为100目。
本发明的有益效果是：通过在色调剂母料中加入添加剂，以改变色调剂母料的带电量和流动性，并通过预混步骤对色调剂母料进行预混合，通过后混步骤对色调剂母料和添加剂进行后混合，改变添加剂在正电非磁性色调剂中的分布和嵌入程度，同时也能改变其带电量和流动性。本发明通过原材料的选择和混合工艺配合，制备出打印品质良好的正电非磁性色调剂。
具体实施方式
本发明的正电非磁性色调剂包括色调剂母料和添加剂，色调剂母料包括苯丙树脂、脱模剂、着色剂和电荷控制剂，添加剂包括二氧化硅、钛酸钡和聚甲基丙烯酸甲酯，发明人通过调整配方，共制备出4组正电非磁性色调剂，各组分含量参见表1。
表1
其中，细颗粒二氧化硅的粒径在7纳米至20纳米之间，大颗粒二氧化硅的粒径在40纳米至200纳米之间，细颗粒二氧化硅和大颗粒二氧化硅的表面均经过疏水性处理。本发明中，着色剂除了碳黑外，还可使用花青黑、铁酸盐、苯胺黑等，脱模剂使用的蜡可以是石蜡、低分子聚丙烯蜡、低分子聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡等，电荷控制剂除了油溶性苯胺黑外，还可使用季铵盐等。
将实施例1至实施例4得到的正电非磁性色调剂装入TN580粉盒中，在HL-5240打印机上进行打印测试，测试结果参见表2。
表2
其中，OPC重影是指打印文字的下方出现重复性文字的现象。
BG即底灰值，底灰是指非显影区域出现灰蒙蒙的情况，可通过灰度仪测量打印纸上空白区域的值与被另外的纸张覆盖的区域(未经过转印的区域)的值的差值来获得，BG的数值越小说明打印效果越好。
黑板拖尾是指打印全黑板，黑板下方的局部出现灰蒙蒙的情况。
可见，按照实施例4的配方制备的正电非磁性色调剂的质量最佳，但是还是存在OPC重影和黑板拖尾的现象。发明人对实施例4的配方继续进行研究，通过工艺的改进，彻底解决了上述问题。
预混工艺：将实施例4的色调剂母料按照表1中的配方进行3组预混试验，预混工艺参见表3。
表3
R1/rpm T1/min R2/rpm T2/min
第一组 600 5 0 0
第二组 0 0 1200 5
第三组 600 2 1200 2
其中，R1代表转速1，其单位rpm为转/分钟，T1代表R1对应的时间，单位为分钟；R1代表转速2，其单位也为转/分钟，T2代表R2对应的时间，单位为分钟。
第一组：将100份的苯丙树脂、3份的蜡、3份的油溶性苯胺黑和6份的碳黑在混合机(如亨舍尔混合机)中以600转/分钟的转速混合5分钟，形成色调剂母料混合物；然后将混合后的色调剂母料混合物在混炼机(如平行双螺杆混炼机)中熔融混炼成混炼物，控制混炼的温度在100摄氏度至140度之间；接着将混炼物冷却至室温；最后将冷却后的混炼物粉碎成颗粒，并在所述颗粒中分级出直径为5微米至20微米的色调剂母料。
第二组：将100份的苯丙树脂、3份的蜡、3份的油溶性苯胺黑和6份的碳黑在混合机(如亨舍尔混合机)中以1200转/分钟的转速混合5分钟，形成色调剂母料混合物；然后将混合后的色调剂母料混合物在混炼机(如平行双螺杆混炼机)中熔融混炼成混炼物，控制混炼的温度在100摄氏度至140度之间；接着将混炼物冷却至室温；最后将冷却后的混炼物粉碎成颗粒，并在所述颗粒中分级出直径为5微米至20微米的色调剂母料。
第三组：将100份的苯丙树脂、3份的蜡、3份的油溶性苯胺黑和6份的碳黑在混合机(如亨舍尔混合机)中先以600转/分钟的转速混合2分钟，再以1200转/分钟的转速混合5分钟，形成色调剂母料混合物；然后将混合后的色调剂母料混合物在混炼机(如平行双螺杆混炼机)中熔融混炼成混炼物，控制混炼的温度在100摄氏度至140度之间；接着将混炼物冷却至室温；最后将冷却后的混炼物粉碎成颗粒，并在所述颗粒中分级出直径为5微米至20微米的色调剂母料。
取第一组、第二组和第三组工艺得到的色调剂母料分别装入TN580粉盒中，在HL-5240打印机上进行打印测试，测试结果参见表4。
表4
测试指标 第一组 第二组 第三组
OPC重影 偶有OPC重影 偶有OPC重影 偶有OPC重影
BG 0.6 0.7 0.5
黑板拖尾 寿命中期拖尾 寿命后期拖尾 不拖尾
由表4的测试结果可知，预混工艺中，转速和时间的不同，对OPC重影和BG值影响不大，对黑板拖尾有一定的影响，第三组预混工艺解决了黑板拖尾的问题，但是还是存在OPC重影的问题，发明人对第三组预混工艺得到的色调剂母料进行了后混工艺试验。
后混工艺：将实施例4的添加剂按照表1的配方加入到第三组预混工艺得到的色调剂母料中，进行后混试验，后混工艺参见表5。
表5
R1/rpm T1/min R2/rpm T2/min
第四组 600 2 1200 2
第五组 600 3 1200 2
第六组 600 3 1200 3
第七组 600 3 1200 4
第四组：向第三组预混工艺得到的色调剂母料中加入0.5重量份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性二氧化硅、0.4重量份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性二氧化硅、0.7重量份的钛酸钡和0.3重量份的聚甲基丙烯酸甲酯，在混合机(如亨舍尔混合机)中以600转/分钟的转速先混合2分钟，再以1200转/分钟的转速先混合2分钟，将混合物过筛去除粗颗粒，筛网目数为80目至150目，优选为100目，得到正电非磁性色调剂A1。
第五组：向第三组预混工艺得到的色调剂母料中加入0.5重量份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性二氧化硅、0.4重量份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性二氧化硅、0.7重量份的钛酸钡和0.3重量份的聚甲基丙烯酸甲酯，在混合机(如亨舍尔混合机)中以600转/分钟的转速先混合3分钟，再以1200转/分钟的转速先混合2分钟，将混合物过筛去除粗颗粒，筛网目数为80目至150目，优选为100目，得到正电非磁性色调剂A2。
第六组：向第三组预混工艺得到的色调剂母料中加入0.5重量份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性二氧化硅、0.4重量份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性二氧化硅、0.7重量份的钛酸钡和0.3重量份的聚甲基丙烯酸甲酯，在混合机(如亨舍尔混合机)中以600转/分钟的转速先混合3分钟，再以1200转/分钟的转速先混合3分钟，将混合物过筛去除粗颗粒，筛网目数为80目至150目，优选为100目，得到正电非磁性色调剂A3。
第七组：向第三组预混工艺得到的色调剂母料中加入0.5重量份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性二氧化硅、0.4重量份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性二氧化硅、0.7重量份的钛酸钡和0.3重量份的聚甲基丙烯酸甲酯，在混合机(如亨舍尔混合机)中以600转/分钟的转速先混合3分钟，再以1200转/分钟的转速先混合4分钟，将混合物过筛去除粗颗粒，筛网目数为80目至150目，优选为100目，得到正电非磁性色调剂A4。
取正电非磁性色调剂A1、A2、A3和A4分别装入TN580粉盒中，在HL-5240打印机上进行打印测试，测试结果参见表6。
表6
由表6的测试结果可知，后混工艺中，转速和时间的不同，对OPC重影和黑板拖尾产生影响，因为后混工艺影响了添加剂在正电非磁性色调剂中的分布和嵌入程度。其中，第六组后混工艺得到的正电非磁性色调剂品质最优，解决了原有的色调剂的问题。
综上所述，正电非磁性色调剂的开发过程是原材料的选择、工艺和设备高度配合的结果，其工艺的微小差异，都会对色调剂的带电量和流动性产生影响，最终体现在打印效果上。本发明通过对材料的选择和工艺的改进，成功的解决了TN580粉盒在HL-5240打印机中出现的OPC重影、底灰和黑板拖尾的问题。
本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，如对各物料的配比进行合理范围内的调整、对混合时搅拌的速度及时间在合理范围内进行调整等等，此等微小改变以及等效变换均应包含在权利要求所述范围之内。

Claims (8)

1.正电非磁性色调剂的制备方法，其特征在于：
所述正电非磁性色调剂包括色调剂母料和添加剂，所述色调剂母料包括100重量份的苯丙树脂、3重量份的脱模剂、6重量份的着色剂和3重量份的电荷控制剂，所述添加剂包括0.5重量份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性二氧化硅、0.4重量份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性二氧化硅、0.7重量份的钛酸钡和0.3重量份的聚甲基丙烯酸甲酯；
所述制备方法包括预混步骤和后混步骤；
所述预混步骤包括
将色调剂母料在混合机中以600转/分钟的转速混合2分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合2分钟；
所述后混步骤包括
向所述预混步骤中得到的色调剂母料混合物中添加所述添加剂，在混合机中以600转/分钟的转速混合2分钟至3分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合2分钟至4分钟。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述后混步骤中，以600转/分钟的转速混合2分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合2分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述后混步骤中，以600转/分钟的转速混合3分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合2分钟。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述后混步骤中，以600转/分钟的转速混合3分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合3分钟。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述后混步骤中，以600转/分钟的转速混合3分钟，然后再以1200转/分钟的转速混合4分钟。
6.根据权利要求1至5任一项所述的制备方法，其特征在于：
所述预混步骤还包括
熔融混炼步骤，将混合后的色调剂母料混合物在混炼机中熔融混炼成混炼物，控制混炼的温度在100摄氏度至140度之间；
冷却步骤，将所述混炼物冷却至室温；
粉碎分级步骤，将冷却后的混炼物粉碎成颗粒，并在所述颗粒中分级出直径为5微米至20微米的色调剂母料。
7.根据权利要求1至5任一项所述的制备方法，其特征在于：
所述后混步骤还包括
筛选步骤，将后混得到的色调剂母料和添加剂混合物过筛去除粗颗粒，筛网目数为80目至150目之间。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：
所述筛网目数为100目。
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