CN102063028A - 一种采用分散液制造碳粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用分散液制造碳粉的方法，该方法包括：分散液注入步骤，将所述分散液注入一具有喷口的容器中，该容器上设有喷出能量供应装置；分散液喷出步骤，利用喷出能量供应装置对所述分散液施加喷出能量，使所述分散液从所述喷口以连续液流的形式喷出；通流截面调节步骤，对所述连续液流的通流截面进行调节，使所述通流截面呈现大小相间的状态；个体分离步骤，将所述连续液流进行个体分离处理，相互分离液滴经凝固后形成碳粉微粒。本发明的有益效果在于：提高了碳粉颗粒形状及大小的均匀度，增强了颗粒粒径的可控性，使碳粉颗粒的产出效率得到提高。

Description

一种采用分散液制造碳粉的方法

技术领域

本发明涉及一种应用于静电复印机或激光打印机等成像设备的碳粉的制造方法，尤其是一种采用分散液制造碳粉的方法。

背景技术

碳粉（TONER）是静电复印机和激光打印机的主要耗材之一，由树脂、颜料、添加剂等成份组成。其加工与制造涉及到超细加工、化工、复合材料等学科的内容，是世界上公认的高科技产品。 

自静电复印技术问世以来，随着信息技术和办公自动化的快速发展，激光打印机、静电复印机的大量使用，要求影印品有更高的分辨率、更适宜的显影密度。要求碳粉具有好的粒形、较细的粒径、窄的粒度分布、以及合适的摩擦带电性能。 

目前碳粉制造主要采用聚合法和粉碎法。

聚合法是一种精细化学碳粉技术，它包括悬浮聚合、乳液聚合、装入微胶囊、分散聚合、压缩聚合、化学粉碎等。聚合法在液相中完成，可制造出具有较低的熔融温度的碳粉，可满足现代技术对节能和环保的要求。通过调节分散剂的用量、搅拌速度 、聚合时间和溶液的浓度来控制碳粉粒子粒径，达到成分均一、颜色好、透明度高。聚合法制造出来的碳粉具有完好的粒形、较细的粒径、较窄的粒度分布和较好的流动性。可满足高速、高分辨率、彩色等现代化印刷技术的要求。聚合法生产过程流程：树脂单体、颜料、分散剂、其它试剂→超声分散→水、分散剂→充分搅拌→聚合→洗涤→过滤分离→干燥→后处理→成品。 

目前碳粉加工行业大量采用的是粉碎法制作碳粉，粉碎法可以生产适用干式静电复印的碳粉：包括双组份碳粉和单组份碳粉（含磁性、非磁性两种）。粉碎法生产过程流程：材料选用→材料检验→配料→预混→混炼挤出→粉碎分级→后处理→成品→检验→分装。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种能够提高碳粉颗粒均匀度、增强颗粒粒径可控性的碳粉制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下的技术方案：设计一种采用分散液制造碳粉的方法，所述分散液是将含有碳粉制造原料的分散胶体微分散在分散剂中而形成的，所述方法包括： 

a.分散液注入步骤:将所述分散液注入一具有喷口的容器中，该容器上设有喷出能量供应装置；

b.分散液喷出步骤：利用喷出能量供应装置对所述分散液施加喷出能量，使所述分散液从所述喷口以连续液流的形式喷出。分散液以连续液流形式喷出，其间无时间间隔，可提高碳粉的制造效率。另外，喷出能量供应装置向分散液提供持续无间断的喷出能量直至分散液从容器中全部喷出，从一定限度上解决了以往碳粉制造过程中喷口易受其开度大小影响而堵塞的问题，尤其适用于粘度较大的分散液；

c.通流截面调节步骤：对所述连续液流的通流截面进行调节，使所述通流截面呈现大小相间的状态；

d.个体分离步骤：将所述连续液流进行个体分离处理，相互分离液滴经凝固后形成碳粉微粒。

在所述通流截面调节步骤中，可通过调节所述喷出能量的大小或者调节所述喷口的开度来对所述连续液流的通流截面进行调节。上述第一种方式是通过调节喷出能量大小来调节所述连续液流的通流截面，其中喷出能量由压电晶体的振动引起的压力脉冲或加热元件产生的能量使分散液贮存部分的气泡提及变化两种方式提供，而压电晶体的振动频率以及加热元件的加热温度都能够准确控制，通过设置该振动频率或加热元件的加热温度为两个恒值，其中一个恒值相对另外一个恒值较小，具体差值可根据实际需求设置，且该较大恒值和该较小恒值设置为间隔出现，此时喷口的开度为固定值，而喷出能量也为固定值，因此通过该方法调节通流截面，可提高喷出的分散液直径的可控性，使制造出来的碳粉粒径可控性及均一度得到增强。上述第二种方式则与第一种方式相反，通过控制压电晶体振动频率和加热元件加热温度为一恒值以使喷出能量为一恒值，通过设置喷口开度为两个恒值，其中一个恒值相对另外一个恒值较小，具体差值可根据实际需求设置，且该较大恒值和该较小恒值设置为间隔出现，因此此时喷出能量和喷口开度都为固定值，通过该方法调节通流截面，可提高喷出的分散液液滴直径的可控性，使制造出来的碳粉粒径可控性及均一度得到增强。

所述喷出能量供应装置可以为压电晶体，该压电晶体向所述分散液施加压力脉冲；采用压电晶体振动产生的压力脉冲向分散液施以持续无间断的喷出能量，该压电晶体的振动频率可设置为固定值。所述喷出能量供应装置也可为加热元件，该加热元件向所述分散液施加热量而产生热气泡；采用加热元件向分散液施加热量而产生连续热气泡，分散液内的气泡体积随时间的变化而变化，连续地从喷口喷出分散液，喷出的分散液形状稳定；该加热元件的加热温度也可设置为固定值。上述两种喷出能量供应装置所向分散液施加的喷出能量皆可控，使喷出的分散液液滴粒径的可控性增强，提高了碳粉颗粒的均匀度。其结果是，能够得到形状稳定的碳粉的同时，还较容易提高制造出来的碳粉颗粒的球度。

所述个体分离处理可采用风流/气流吹散法、电场/磁场、颗粒规则化方法、干燥法或者大小颗粒筛分法等进行处理。采过风流/气流吹散法及电场/磁场方法来分离从碳粉制造装置中喷出的连续分散液液滴，使大小液滴得到个体分离，经过风流/气流可使液滴表面空气的流动速度加快，使用电场/磁场可产生热量，使液滴的蒸发温度升高，因此该两种个体分离方法还可使各分散液液滴中分散剂初步蒸发，使液滴呈略凝固状；采用颗粒规则化处理，可增强已略呈凝固状的分散液液滴的球形度；采用干燥法，能够有效地进一步去除分散液液滴中含有的分散剂，从而形成碳粉颗粒；通过大小颗粒筛分法，可使通过调节喷出能量大小或者喷口开度来调节连续液流的通流截面而形成的较大颗粒和较小颗粒得到分离，从而得出符合预期要求的碳粉。

本发明的有益效果在于：提高了碳粉颗粒形状及大小的均匀度，增强了颗粒粒径的可控性，使碳粉颗粒产出效率得到提高。

附图说明

图1为本发明实施例一的分散液喷出示意图。

图2为本发明实施例一的个体分离处理示意图。

图3为本发明实施例二的分散液喷出示意图。

图4为本发明实施例二的个体分离处理示意图。

图5为本发明实施例三的分散液喷出及个体分离处理示意图。

图6为本发明实施例四的分散液喷出及个体分离处理示意图。

图7为本发明实施例五的分散液喷出及个体分离处理示意图。

图8为本发明实施例六的分散液喷出及个体分离处理示意图。

具体实施方式

实施例一

将制造碳粉的原材料包括树脂单体、颜料、外添剂、内添剂等在搅拌及加热等操作下分散至包含分散剂的水溶液中，形成分散液3。

参见图1，将分散液3从进料口2注入容器1中，采用微压电方式进行出粒。具体方法如下：在容器1的上方设置一压电晶体4，通电后压电晶体4以一定振动强度挤压容器1的上壁13，当然，该压电晶体4也可设置于容器1内，直接挤压分散液3。将压电晶体4振动强度设置为一大一小的间隔变化，以使由喷口6喷出的连续液流7具有大小间隔变化的通流截面。该压电晶体4持续振动挤压直至容器1内的分散液3全部从喷口6喷出为止。

参见图2，通过以上方法从容器1中喷出的分散液3为连续液流7，各液滴间彼此相连，本实施例采用风流/气流吹散法进行个体分离处理，该方法是在喷口6附近设置一风流/气流产生器5，将从容器1中喷出的连续液流7分散为单个的液滴8，相互分离的液滴8经凝固后形成碳粉颗粒。

实施例二

参见图3和图4，本实施例中的分散液形成及注入方法和连续液流个体分离处理方法与实施例一相同，不同之处在于，容器1的喷口6处还设置有喷口开度调节元件9。分散液3在由容器1的喷口6喷出时，调节喷口开度调节元件9在左右特定距离往复移动，使由喷口6喷出的连续液流7具有直径呈大小间隔变化的通流截面。然后利用喷口6附近的风流/气流产生器5，将从容器1中喷出的连续液流7分散为单个的液滴8，相互分离的液滴8经凝固后形成碳粉颗粒。

实施例三

参见图5，本实施例中的分散液形成及注入方法和通流截面调节方法与实施例二相同，不同之处在于，本实施例采用重力分散法对连续液流7进行个体分离处理，该方法是将容器1的喷口6设置为沿水平方向，通过调节喷口开度调节元件9在上下特定距离往复移动，使由喷口6喷出的连续液流7具有大小间隔变化的通流截面。利用连续液流7的大小液滴自身重力G的差异，使连续液流7自然分散为单个的液滴8，相互分离的液滴8经凝固后形成碳粉颗粒。

实施例四

参见图6，本实施例中的分散液形成及注入方法和通流截面调节方法与实施例二相同，不同之处在于，本实施例采用交变电场/磁场分散法对连续液流7进行个体分离处理，该方法是在容器1的喷口6附近设置一电场/磁场10，其电场力/磁场力方向与连续液流7的喷出方向不同，使连续液流7改变方向沿电场力/磁场力方向运动，利用大小液滴运动速度的差异性，使连续液流7自然分散为单个的液滴8，相互分离的液滴8经凝固后形成碳粉颗粒。

实施例五

参见图7，在本实施例中，将分散液3从进料口2以恒定速度注入容器1中，采用微压电方式进行出粒。具体方法如下：在容器1的喷口附近设置一压电晶体14，通电后压电晶体4以一定振动强度挤压容器1的喷口6。将压电晶体4振动强度设置为一大一小的间隔变化，以使由喷口6喷出的连续液流7具有大小间隔变化的通流截面。

实施例六

参见图8，本实施例中的分散液形成及注入方法与实施例一相同，将分散液3从进料口2注入容器1中，采用热气泡方式进行出粒。具体方法如下：在容器1的内底面设置一可迅速加热的加热元件11，使容器1内分散液3气化为气泡12，伴随着气泡12体积的增大，分散液3从容器1的喷口6喷出。通过调节加热元件11的加热温度大小，使加热温度产生高低间隔变化，或者通过调节喷口开度调节元件9在左右特定距离往复移动，使得由喷口6喷出的连续液流7具有直径呈大小间隔变化的通流截面。然后采用风流/气流吹散法等方法进行个体分离处理，使连续液流7分散为单个的液滴8，相互分离的液滴8经凝固后形成碳粉颗粒。

实施例七

本实施例中的分散液形成及注入方法和通流截面调节方法与实施例二相同，不同之处在于，本实施例采用微粒规则化进行个体分离处理，该方法是将经过个体分散后的碳粉微粒置入一球墨处理器中，利用微粒与器壁进行各个方向的多次碰撞后，使微粒表面呈球面规则化。

实施例八

本实施例中的分散液形成及注入方法和通流截面调节方法与实施例五相同，不同之处在于，本实施例采用干燥的方法进行个体分离处理，以去除微粒中分散剂和分散液。

实施例九

本实施例中的分散液形成及注入方法和通流截面调节方法与实施例五相同，不同之处在于，本实施例采用大小颗粒筛分的方法进行个体分离处理。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种采用分散液制造碳粉的方法，所述分散液是将含有碳粉制造原料的分散胶体微分散在分散剂中而形成的，其特征在于，所述方法包括： 

分散液注入步骤：将所述分散液注入一具有喷口的容器中，该容器上设有喷出能量供应装置；

分散液喷出步骤：利用喷出能量供应装置对所述分散液施加喷出能量，使所述分散液从所述喷口以连续液流的形式喷出；

通流截面调节步骤：对所述连续液流的通流截面进行调节，使所述通流截面呈现大小相间的状态；

个体分离步骤：将所述连续液流进行个体分离处理，相互分离液滴经凝固后形成碳粉微粒。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述通流截面调节步骤中，通过调节所述喷出能量的大小来对所述连续液流的通流截面进行调节。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述通流截面调节步骤中，通过调节所述喷口的开度来对所述连续液流的通流截面进行调节。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于：所述个体分离处理为采用风流/气流吹散法进行处理。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于：所述个体分离处理为采用电场/磁场进行处理。

6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于：所述个体分离处理为采用颗粒规则化方法进行处理。

7.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于：所述个体分离处理为采用干燥法或大小颗粒筛分法进行处理。

8.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于：在所述分散液注入步骤中，将分散液从所述容器的进料口以恒定速度注入该容器中，并在所述喷口附近设置一压电晶体，通电后该压电晶体以大小间隔变化的振动强度挤压所述喷口，使由该喷口喷出的连续液流具有大小间隔变化的通流截面。

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