CN1129151A - 气流分级器及生产调色剂的方法 - Google Patents

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Abstract

气流分级器包括分级室、将粉末材料引入到分级室的分级区域中的材料馈送喷头和柯安达块，该柯安达块用于利用柯安达效应对引入的粉末材料进行分级，从而将粉末至少分为细粉部分和粗粉部分，该分级器的特征在于，材料馈送喷头具有用于将粉末材料引入到材料馈送喷头中的材料接受口，粉末材料通过材料馈送喷头的喷口引入到分级区域，与此同时，在材料馈送喷头中粉末材料流由气流加速，柯安达块被配置为其位置高于材料馈送喷头的喷口。

Description

气流分级器及生产调色剂的方法
本发明涉及气流分级器(空气分级器)，用于利用柯安达效应对粉末分级。本发明具体涉及对粉末进行分级以获得规定粒度的气流分级器，原理是采用当粉末由气流载带时由粉末的每个粒子的粒度所产生的柯安达效应和惯性力与离心力的差别来进行分级，因而可以有效地获得20μm直径或更小的粒子在数目上占50％或以上的粉末。
本发明还涉及利用气流分级器生产调色剂的方法，该气流分级器利用柯安达效应对有色树脂粉末进行分级。本发明具体涉及生产用于静电成像的调色剂的方法，该方法基于当粉末由气流载带时由粉末每个粒子的粒度所产生的柯安达效应与惯性力和离心力的差别来对有色的树脂粉末进行分级并收集具有规定粒度的粒子，因而可以有效获得直径为20μm或更小的粒子在数目上占50％或以上的有色树脂粉末。
为粉末分级，已提出各种气流分级器。有带转动叶片的分级器和不带运动部件的分级器。不带运动部件的分级器包括固定壁的离心分级器和惯性分级器。在利用惯性力的分级器中，由F.Loffier和K.Maly在“粉末工艺学术讨论会D2(1981)”提出的并可以从Nit-tetsu Kogyo买到的肘管喷射分级器和由S.Okuda与J.Yasukuni在“粉末工艺国际讨论会进展，’81，771(1981)”上公开的分级器被设计为惯性分级器，这种分级器可以在细粉范围内进行分级。
如图9和10所示，在这种气流分级器中，用气流使粉末材料以高速度从材料馈送喷头16喷入分级室32的分级区域，喷头16具有喷向分级区域的喷口。在分级室中引入一股气流，使其横穿材料馈送喷头16喷出的气流，因而沿分级室中设置的柯安达块26形成弯曲的气流，在这种弯曲气流产生的离心力的作用下，粉末便分级为粗粉、中粉和细粉三部分，并由分别具有锥形头的分级边界部117和118分开。
但是在这种常规分级器101中，如图12所示，当从材料接收口40进入材料馈送喷头16的粉末材料在材料馈送喷头16中流动时，该材料倾向于沿喷头的壁流动。因此，在材料馈送喷头16中，向下馈送的材料倾向于按重力分级，较轻的细粉倾向于集中在路径的上部流中，而较重的粗粉则集中在路径的下部流中。如图13所示，在下部流中的粗粒子干扰了上部流中的细粒子的运动，因此改进分级精度受到限制。另外，对于包含粒子直径20μm或更大的粗粒的粉末，精度倾向于降低。
特别是在生产用于成像设备例如复制机和静电复印机的调色剂的工艺中对粉末材料进行分级时，已被分级的粒子要求具有很锐的粒度分布，而且分级成本要低，分级效率和精度要高，这些也是重要的。
根据这些观点，要求的是这样的气流分级器，这种气流分离器能够稳定和有效地对粉末，特别是对细的有色树脂粉末例如调色剂进行高精度的分级。
本发明的目的是提供一种可以解决上述问题的气流分级器和生产增色剂的方法。
本发明的另一个目的是提供一种可以高精度地对粉末进行分级而且还可以高效地生产具有精确粒度分布的粉末的气流分级器，并提供一种利用这种分级器生产调色剂的方法。
本发明的再一个目的是提供一种气流分级器，该分级器在分级区域中几乎不引起粒子的熔化粘着，完全不会引起分级器中的分级点的变化，可以进行稳定的分级。
本发明的又一个目的是提供一种可使分级点在大范围内改变的气流分级器。
本发明的又一个目的是提供一种能在短时间内改变分级点的气流分级器。
本发明的又一个目的是提供一种生产调色剂的方法，该方法因为可以准确设定分级点而可以高精度地进行分级，并可以高效地生产具有准确粒度分布的粉末。
本发明的又一个目的是提供一种生产调色剂的方法，该方法几乎不引起粒子的熔化粘着，完全不引起分级器中分级点的变化，可以执行稳定的分级。
本发明的又一个目的是提供一种生产调色剂的方法，该方法可使分级点进行大范围改变。
本发明的又一个目的是提供一种生产调色剂的方法，该方法可使分级点在短时间内进行改变。
本发明提供了一种气流分级器，该分级器包括分级室、将粉末材料引入到分级室的分级区域中的材料馈送喷头和柯安达块，该块利用柯安达效应将引入的粉末材料至少分级成细粉和粗粉两部分，其中：
材料馈送喷头具有用于将粉末材料引入到材料馈送喷头的材料接受口；粉末材料受到在材料馈送喷头中流动气流的加速，以高速度喷出材料馈送喷头的喷口，进入分级区；
柯安达块设置的位置高于材料馈送喷头的喷口的位置。
本发明还提供了一种生产调色剂的方法，该方法包括以下步骤：
将有色的树脂粉末引入到气流分级器中，使该有色树脂粉末至少分级为细粉、中粉和粗粉三个部分；
然后用已分离的中粉部分生产调色剂。该法的特征在于：
气流分级器至少具有分级室、将有色树脂粉末引入到分级室的分级区域中的材料馈送喷头和柯安达块，该柯安达块用于利用柯安达效应使引入的有色树脂粉末至少分级为细粉、中粉和粗粉三个部分；
材料馈送喷头具有用于将有色树脂粉末引入到材料馈送喷头中的材料接受口；有色树脂粉末通过材料馈送喷头的喷口喷入到分级区域中，同时在该材料馈送喷头中，材料受到气流的加速；
柯安达块设置的位置高于材料馈送喷头的喷口的位置。
图1是本发明气流分级器的示意横截面图。
图2是图1气流分级器的分解透视图。
图3示出图1的主要部分。
图4示出本发明的分级方法的例子。
图5是本发明气流分级器另一个实施例的示意横截面图。
图6是本发明的气流分级器中材料馈送喷头的喷口及其附近的放大图。
图7示出图5的主要部分。
图8是本发明气流分级器再一个实施例的示意横截面图。
图9是常规气流分级器的示意截面图。
图10是常规气流分级器的分解透视图。
图11示出常规分级方法的例子。
图12是材料馈送喷头的材料接受口的放大截面图。
图13是常规气流分级器中材料馈送喷头的喷口及其近邻的放大截面图。
下面参照附图解释本发明的优选实施例，从而详细说明本发明。
本发明中所用的气流分级装置的一个实施例由示于图1(截面图)和图2(分解透视图)的装置示出。
在本发明的气流分级器中，粉末材料41通过位置比材料馈送喷头16位置高的材料接受口40被引入，随后由于柯安达效应在材料馈送喷头16中发生按重力的分级，细粉部分形成上部流，粗粉部分形成下部流。因为柯安达块26设置在分级室中材料馈送喷头16的端部喷口的上面，所以上部流和下部流的流动互不干扰，由于柯安达效应，粗粉流(下部流)被归入外圆周，而细粉流(上部流)被归入内圆周。因此分级区域大于如图11所示的常规气流分级器的分级区域，分级点可以大范围改变。同时分级点可以围绕分级边界部进行精确调整而不干扰气流。结果，本发明可以满意地防止粒子熔化粘着到分级边界部的尖头上。另外，还可以很好地防止在分级边界部尖头上的分级气流的扰动，可以按照粉末的不同密度和分级气流的条件确定准确的分级点，而且即使分级器连续操作时分级点也不偏移，因而改进了分级效率。当对粒径为10μm或更小的粒子组成粉末进行分级时，本发明是特别有效的。
如图1和2所示，侧壁22和23构成部分分级室，分级边界块24和25分别具有分级边界部17和18。分级边界部17和18分别可以绕轴17a和18a转动，转动分级边界部可以改变每个分级边界部的尖头位置。设置相应的分级边界块24和25，使得它们可以左右滑动。当其滑动时，刀口型的分级边界部17和18也左右滑动。这些分级边界部17和18将分级室32的分级区域分成三部分。
材料馈送喷头16在其上部分具有用于引入粉末材料41的材料接受口40和位于分级室32中的喷口，该喷头16设置在侧壁22的上部分，柯安达块26设置的位置高于材料馈送喷头16，柯安达块26的部分边缘是由圆弧合成的曲线，该圆弧从材料馈送喷头16的上部线的切线延伸部分向上弯曲。在分级室32的下部设置下部块27，该块27具有刀口型的进气边界部19和通向分级室32的进气管14和15。该进气管14和15分别具有例如分别是挡板的第一气体输送控制装置20和第二气体输送控制装置，还具有静压计量表28和29。
可以按照要分级的粉末材料的种类以及要求的粒度调整分级边界部17与18和进气边界部19的位置。
在分级室32的上部，通向分级室的排出口11、12和13相应地通到各自的分级区域。排出口11、12和13与连通装置例如管子相连接，并分别具有关闭装置例如阀装置。
材料馈送喷头16包括方管部分和锥形的方管部分，方管部分的内高度与锥形方管部分最窄部分内高度之比为20∶1至1∶1，为要获得较优的输送速度最好为10∶1至2∶1。
材料馈送喷头16在其后端部上装有注入喷头31，输送粉末材料的气体通过该喷头31喷入。
在具有上述结构的多级分级区域中例如以下述方式进行分级。分级室的内部通过排出口11、12和13中的至少一个排出孔排气。粉末材料通过通向分级室32的材料馈送喷头16以最好为50—300m/s的速度喷入分级室32，同时，气流以高速度流过材料馈送喷头16。
进入分级室的粉末材料中的粒子由于柯安达块26的柯安达效应和同时流入的气体(例如空气)的作用便根据其粒度和各个粒子所受的惯性力而被驱动，形成曲线径迹30a、30b和30c，因而被分级，使得粗粉末(较大的粒子部分)随外侧气流归入第一区域，即归入分级边界部18的外侧，中粉末(中等粒子部分)归入到在分级边界部17和18之间的第二区域，而细粉末(较小粒子部分)则归入到分级边界部17内侧的第三区域。由分级作用分离的较大粒子、中等粒子和较小粒子分别从排出口11、12和13排出。
在用本实施例对粉末材料进行分级时，分级点主要依赖于分级边界部17、18的尖头相对于柯安达块26的左端部即粉末材料喷入分级室32的点的位置。分级点也受到分级气流流速或粉末从材料馈送喷头16喷出的速度的影响。
在本发明的气流分级器中，粉末材料41可以瞬时地从材料馈送喷头16喷入分级室，在其中分级，然后被排到分级器系统的外边。重要的是进入分级室的粉末材料应在驱动力的作用下飞动，而从喷口即在粉末由材料馈送喷头16喷入分级室时喷出的各个粒子的径迹不受干扰。在材料馈送喷头16中流动的粒子形成上部流和下部流。当粉末材料41从上面(图1中的材料接受口41)引入时，上部流包括较大量的较轻的细粉，而在下部流中包括较大量的较重的粗粉。因此在将粉末流引入到在材料馈送喷头16喷口的上面装有柯安达块26的分级室32时，粉末便按照粒度分散，形成粒子流，不干扰粒子的飞行径迹。可以沿流线的方向移动分级边界部然后再固定分级边界部的尖头部分，以便设定预定的分级点。当移动这些分级边界部17和18时，可以同时移动分级边界块24和25，这样便可以沿着绕柯安达块26飞行的粒子流的方向调节分级边界部的方向。
具体如图3所示，在分级边界部17的尖头和柯安达块26的壁表面之间的距离L4和分级边界部17的侧面和柯安达块26的壁表面之间的距离L1可以被调节，方法是沿定位部件33左右移动分级边界块24使得分级边界部17沿定位部件34左右移动，也可以使分级边界部17绕轴17a转动进行调节，距离L4是这样确定的，即假设位置O为中心点，该中心点位于固定在材料馈送喷头16的喷口16a上面的柯安达块26中。该位置O被确定为经柯安达块26的最顶端点的平行于材料馈送喷头16的喷口的顶侧的直线和垂直于此线经过材料馈送喷头16端部的直线的交点。
同样，如图3所示，在分级边界部18的尖头和柯安达块26之间的距离L5与分级边界部17的侧面和分级边界部18的侧面之间的距离L2，或分级边界部18的侧面和侧壁23的表面之间的距离L3可以被调节，方法是沿定位部件35左右移动分级边界块25使分级边界部18沿定位部件36左右移动，也可以使分级边界部18的尖头绕轴18a转动来进行调节。柯安达块26、分级边界部17和18的位置高于材料馈送喷头16的喷口16a的位置，当分级边界块24和/或分级边界块25的设置位置改变时，分级室中分级区域的形状也随之改变。因此分级点可以容易地在大范围内调节。
因此可以防止分级边界部的尖头对粒子流的干扰，而且通过控制由排出管11a、12a和13a抽气产生的抽吸气流的流动，可以增加飞行粒子的速度，从而改善粉末材料在分级区域的分散度。因此即使粉末材料有较大的聚集，也可以保持很好的分级精度和需要的粒子部分的产率，并且与同样的粉末聚集度相比，可以获得较好的分级精度，改进了产品的产率。
在进气边界部19的尖头和柯安达块26的边缘表面之间距离L6也可以被调节，方法是使进气边界部19的尖头绕轴19a转动。另外，控制从进气管14和15吹入的空气或气体的流量和流速可以进一步调节分级点。
上述规定的距离可以适当地根据粉末材料的特性来确定。当粉末材料的真实密度为0.3—1.4g/cm3时，位置最好满足以下条件：
L0＜L1＋L2＜nL3(式中L0是材料馈送喷头的喷口16a的高度，n是1或大于1的实数)，当粉末材料的真实密度超过1.4g/cm3时：
L0＜L3＜L1＋L2当满足此条件时，便可以以很高的效率获得具有很锐的粒度分布的产品(中等粉末)。
本发明的气流分级器经常被用作一个设备系统的组件，在这个设备系统中相关的组件通过连通装置例如管道被连接起来。图4示出这种系统的优选例子。在图4所示的系统中，三隔间的分级器1(如图1和2所示的分级器)、定量送料器2、振动送料器3、收集旋流器4、5和6都通过连通装置被连接起来。
在这种系统中，用适当的装置将粉末材料送入定量送料器2，粉末材料然后经过振动送料器3和材料馈送喷头16进入三隔间的分级器1。粉末材料最好以50—300m/s的速度进入三隔间的分级器1中，方法是利用以高速从注入喷头31喷出的气体。三隔间的分级器1的分级室的尺寸通常为(10—50cm)×(10—50cm)，使得粉末材料可以在0.1—0.01S内瞬时地被分级为三个或更多的部分。粉末材料由三隔间的分级器1分级为较大粒子部分(粗粉)、中等粒子部分(中粉)和较小粒子部分(细粉)。然后，粒子较大的部分通过排出导管11a送到收集旋流器6并收集在该旋流器中。中等粒子的部分通过排出管12a从分级器中排出并收集在收集旋流器5中。粒子较小的部分通过排出管13a排到分级器的外边并收集在收集旋流器4中。收集旋流器4、5和6也起作抽吸装置的作用，用于使粉末材料通过材料馈送喷头16引入分级室。
当对静电成像用的调色剂或用于调色剂的有色树脂粉末进行分级时，本发明的气流分级器是特别有效的。特别是对包含具有低熔点、低软化点和低玻璃转化点的粘合树脂的复合调色剂进行分级时是有效的。
如果将含有这种粘合树脂的复合调色剂引入常规分级器中，则粒子容易熔化粘着在分级边界部的尖头上导致分级点偏离合适的值。即使可以利用抽吸作用调节流速，但是要获得要求的粒度分布是很困难的，因而导致分级效能的降低。另外，已熔化的物质可能沾污已分级的粉末，因而很难得到高质量的产品。
在本发明的分级器中，当移动分级边界部17和18时，可以同时移动分级边界块24和25，使得分级边界部可以沿着沿柯安达块26飞行的粒子流的方向移动，由此可以调节通过作为抽吸装置的排出管11a、12a和13a的抽吸气流的流量。因此，可以提高粒子的飞行速度，从而改进分级区域中粉末的分散度，由此可以提高分级产率，还可以防止粒子粘着在分级边界部的尖头上，可以有效地进行高精度的分级。
粒子的直径越小，本发明的分级器越有效。当对重均粒子直径为10μm或更小的粉末进行分级时，可以获得具有很锐的粒度分布的分级产品。当对重均粒子直径为6μm或更小的粉末进行分级时，也可以获得具有很锐的粒度分布的分级产品。
在本发明的分级器中，可以利用步进马达作移动装置改变每个分级边界部和边界部尖头部的位置，可以利用电位器作检测装置检测边界部尖头位置。控制这些装置的控制设备可以控制分级边界部的尖头位置，而且流速的控制可自动化。因为在短时间内可以更精确地得到需要的分级点，所以加上这些装置是更可取的。
图5示出一个气流分级器的例子，在该例中，材料馈送喷头16的喷口16a的高度方向的直径L0是可调的。
图5示出本发明的气流分级器的这种例子的整个截面图。图6示出图5所示气流分级器中材料馈送喷头的喷口及其邻近的放大图。
如图5和6所示，侧壁22和23构成分级室32的下部，装在上部的分级边界块24和25分别具有分级边界部17和18。分级边界部17和18可分别绕轴17a和18a转动，因而转动分级边界部17和18便可移动每个分级边界部的尖头位置。这些分级边界部17和18将分级室32的分级区域分成如图5所示的三个隔间。
在分级室32中具有喷口的材料馈送喷头16配置在侧壁22的上面，而柯安达块26则配置在材料馈送喷头16的上面，该块26从材料馈送喷头16的顶壁的延伸线开始向上弯曲。分级室32的下部分具有设置有向上伸出的刀口形进气边界部19的下部块27。像分级边界块17和18一样，刀口型进气边界块19也可以绕轴19a转动，因此可以随意改变进气边界部19的尖头位置。
如图5所示，在分级室32的顶部，通向分级室的排出口11、12和13相应地通到各自的分级区。
侧壁22可以沿定位部件42上下滑动。当其滑动时，材料馈送喷头16的底壁便平滑地上下移动，因为在该喷头16的下面装有轴43和44，因此可以改变材料馈送喷头16的喷口在高度方向直径L0(图5、6中的“h”)。
如图7所示，假设位置O为中心点，该位置O位于柯安达块26中，处于材料馈送喷头16的喷口16a的垂直延伸线上，则分级边界部17和柯安达块26的壁表面之间的距离L4可以通过绕轴17a转动分级边界部17的尖头部进行调整。同样，使分级边界部18的尖头绕轴18a转动便可以调整分级边界部18的尖头和柯安达块26的边缘表面之间的距离L5。柯安达块26、分级边界部17和18设置在材料馈送喷头16的喷口16a的上面，并可以根据粉末材料的特性改变高度方向的直径L0，所以可以加宽分级室中的分级区域并可以容易地在较宽的范围内调节分级点。
当对静电成像用的调色剂粒子进行分级时，本发明的气流分级器是特别有效的。特别是，对于包含具有低熔点、低软化点和低玻璃转化点的粘合树脂的增色剂粒子是有效的。
如果包含这种粘合树脂的调色剂粒子被送入常规分级器中，则粒子趋向于熔化，特别容易粘着在分级边界部的尖头上。
图8示出本发明再一个气流分级器的实施例。在图8所示的气流分级器中，分级边界块24、25和侧壁22是固定的。
在以下的“生产例”中，用于生产调色剂的粗碎料再被磨成细粉并进行分级。在以下除非另有说明，“份”一词是指“按重量计的份”。
生产例1苯乙烯/丙烯酸丁酯/二乙烯基苯共聚物(粘合树脂；单体聚合重量比：80.0∶19.0∶1.0；重均分子量：350,000)        100份铁磁氧化物(着色剂和磁性材料；平均粒子直径：0.18μm
                                             100份苯胺黑(电荷控制剂)                               2份低分子量的乙烯/丙烯共聚物(抗污损剂)              4份
用Henschl混料机(由Mitsui Miike工程公司造的FM—75型机)充分混和上述材料，然后在150℃的设定温度下用双螺旋体的捏和机(由Ikegai公司造的PCM—30型机)捏和。使捏和后的产品冷却，然后用锤磨机破碎到1mm或更小的粒子；从而得到生产调色剂的碎料。随后用冲击型的空气粉化机粉化碎料，得到粉料，该粉料的重均粒子直径为6.7μm，其真实密度为1.73g/cm3。
将得到的粉料以35.0kg/h的速率通过送料器2、振动送料器3和材料馈送喷头16引入到图1所示的多隔间的分级器1中，使其利用柯安达效应分级为粗粉、中粉和细粉三个部分。
由于收集旋流器4、5和6通过排出口11、12和13进行抽吸，对系统内部进行抽气，由此产生吸入力，利用这种吸入力的作用和从装在材料馈送喷管16上的注入喷头31引入的压缩空气可将粉末材料引入到分级室。
为改变分级区域的形式进行粉末材料的分级，各自的配置距离设置如下：
L0：6mm(材料馈送喷头喷口16a的高度)；
L1：34mm(分级边界部17和柯安达块26的侧面之间的距离)；
L2：33mm(分级边界部17和分级边界部18的侧面之间的距离)；
L3：37mm(分级边界部18的侧面和侧壁23的表面之间的距离)；
L4：15mm(分级边界部17的尖头和柯安达块26的侧面之间的距离)；
L5：35mm(分级边界部18的尖头和柯安达块26的侧面之间的距离)；
L6：25mm(进气边界部19的尖头和柯安达块26的侧面之间的距离)；
R：14mm(位置O和柯安达块26的边缘之间的距离，该柯安达块的边缘位于连接位置O和进气边界部19尖头的直线上。
被引入的粉料在0.1S内被瞬时分级。由分级获得的中等粉末具有锐的粒度分布，其重均粒子直径为6.9μm，其中包含粒径为4μm或更低的粒子，按粒子数目计占22％，还包含粒径为10.08μm或更大的粒子，按粒子体积计占1％，由分级得到的中等粉末可获得92％的分级产率(即最后得到的中等粉末量与引入的粉料总量之比的百分数)，并且用作调色剂具有很好的性能。由分级操作得到的粗粉可再返回到粉化步骤。
在本发明中，测量调色剂的粉料真实密度可以应用Mi-crometrix Acupic1330测量设备(Shimadzu公司造)进行测量，称取5g有色树脂粉末来测定其真实密度。
调色剂的粒度分布可以用各种方法测量。在本发明中用下列的测量设备测量。
应用Coulter Counter TA—II或Coulter MultisizerII(Coulter Electronics公司造)作测量设备。作为电解液，应用一级纯氯化钠制备1％NaCl水溶液。例如可以应用ISOTON—II(商标名称，Coulter Scientific日本公司有售)。测量的方法是，在100—150mL的上述电解液中加入0.1—5mL的表面活性剂作分散剂，表面活性剂最好用烷基苯磺酸盐，然后再加入2—20mg待测量样品。将其中已悬浮样品的电解液放入超声分散机中进行约1—3min的分散。调色剂粒子的体积和数目利用上述测量设备进行测量，使用100μm的孔径来计算调色剂粒子的体积分布和数目分布。然后根据调色剂粒子的体积分布确定基于重的权重平均粒子直径。
生产例2—4
应用冲击型的空气粉化机粉化与生产例1中相同的调色剂粉碎料，得到如表1所示的粉化料。然后用相同的系统分级，但设置距离按表1所示设定。
如表2和表3所示，可以以很高的效率获得中等粉末，它们均具有很锐的粒度分布，而且用于调色剂时具有很好的特性。
                         表1
         粉化材料                   分级区域中的配置距离(mm)
(1)(μm) (2)(g/cm3) (3)(kg/h) L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 R
    生产例子：1     6.7       1.73 35.0 6 34 33 37 15 35 25 14
 2  6.3    1.73  31.0     6  34  32  38  14  33  25  14
 3  5.2    1.73  25.0     6  30  34  39  13  32  25  14
 4  5.2    1.73  25.0     6  34  30  39  16  33  25  14
(1)重均粒子直径：(2)真实密度；(3)进入分级器的馈送速度
                        表2
  重均粒子直径(μm)         中等粉末粒度分布 分级产率(％)
         下列粒径的粒子
4.00μm或更小(按数目的％) 10.08μm或更大(按体积的％)
生产例子：1       6.9 22 1.0 92
    2     5.9     25     0.2     89
                         表3
重均粒子直径(μm)              中等粉末粒度分布 分级产率(％)
             下列粒径的粒子
3.17μm或更小(按数目的％)  8.00μm或更大(按体积的％)
生产例子：3       5.4 20 1.2 85
    4     5.4     20     1.9     87
生产例5和6
不饱和的聚酯树脂(粘合树脂)         100份
酞菁铜颜料(着色剂：CI.颜料蓝15)    4.5份
电荷控制剂                         4.0份
用生产例1中同一的Henschel混料机充分混和上述材料，然后在150℃的设定温度下用与生产例1中相同的双螺旋体捏和机进行捏和。冷却已捏和的产品，然后用锤磨机粉碎到1mm或更小的粒子，由此得到用于生产调色剂的碎料。随后用冲击型空气粉化机粉化碎料，获得重均粒子直径为6.5μm(生产例5)的粉料，其真实密度为1.08g/cm3。
将得到的粉料用与生产例1中相同的系统进行分级，但分级操作是在如表4所示的条件下进行的。
另外，再用冲击型空气粉化机粉化上述碎料，以获得重均粒子直径为5.5μm(生产例6)的粉化料，然后在表4所示的条件进行分级。
如表5和6所示，可以以很高的效率获得中等粉末，它们均具有锐的粒度分布，而且用于调色剂时具有很好的特性。
                        表4
           粉化材料                分级区域中的配置距离(mm)
     (1)(μm)     (2)(g/cm3)    (3)(kg/h) L0  L1  L2  L3  L4  L5  L6  R
    生产列子：5       6.5        1.08 31.0 6 28 17 35 16 30 25 8
    6     5.5    1.08  24.0  9  26  17  39  16  29  25  8
(1)重均粒子直径；(2)真实密度；(3)馈入分级器的馈送速度
                            表5
重均粒子直径(μm)        中等粉末粒度分度 分级产率(％)
       下列粒径的粒子
4.00μm或更小(按数日的％) 10.08μm或更大(按体积的％)
5 生产例子：5.9 21 1.0 80
                      表6
重均粒子直径(μm)         中等粒末粒径分布 分级产率(％)
        下列粒径的粒子
3.17μm或更小(按数目的％)′ 8.00μm或更大(按体积的％)
    生产粒子：6     5.7 10 1.8 78
比较的生产例1—3
使用与生产例1中相同的调色剂材料，用冲击型空气粉化机粉化碎料，获得二种粉料，一种粉料的重均粒子直径为6.9μm(比例生产例1)，另一种粉料的重均粒子直径为5.5μm(比较的生产例2)。
用生产例5中所用的料代替调色剂材料，获得一种粉料，其重均粒子直径为6.5μm(比较的生产例3)。；采用如图9和10所示的多隔间分级器将得到的粉料分别按照如图11所示的流程图进行分级。
每种粉末的分级在表7所示的条件下进行。由分级操作得到的中等粉末的粒度分布等指标示于表8—10。
                                表7
         粉化材料               分级区域中配置距离(mm)
(1)(μm)     (2)(g/cm3) (3)(kg/h) L0  L1  L2  L3  L4 L5 L6  R
 123       比较的生产举例： 666 303030 252525 555555 171414 292925 252525 141414
 6.95.56.5  1.731.731.08  30.025.031.0
(1)重均粒子直径；
(2)真实密度；
(3)馈入分级器的馈送速率
                                表8
重均粒子直径(μm)           中等粉末粒度分布 分级产率(％)
          下列粒径的粒子
4.00μm或更小(按数目的％) 10.08μm或更大(按体积的％)
1     比较生产举例：6.9        28 2.0 75
                          表9
重均粒子直径(μm)        中等粉末粒径分布 分级产率(％)
       下列粒径的粒子
3.17μm或更小(按数目的％)  8.00μm或更大(按体积的％)
        比较的生产举例：2          5.141 2.0 65
                        表10
重均粒子直径(μm)         中等粉末粒度分布 分级产率(％)
        下列粒径的粒子
4.00μm或更小(按数目的％) 10.08μm或(按体积的％)
3        比较生产举例：5.9        35 2.8 75
生产例7苯乙烯/丙烯酸丁酯/二乙烯基苯共聚物(粘合树脂；单体聚合重量比：80.0∶19.0∶1.0；权重平均分子量：350000)     100份铁磁氧化物(着色剂和磁性材料；平均粒径：0.18μm)  100份苯胺黑(电荷控制剂)                               2份低分子量的乙烯/丙烯共聚物(抗污损剂)              4份
首先用Henschel混料机(FM—75型，Mitsui Miike工程公司造)充分混和上述材料，然后在150℃的设定温度下用双螺旋体捏和机(PCM—30型，Ikiegai公司造)进行捏和。冷却捏和后的产品，然后利用锤磨机粉碎到1mm或更小的粒子，由此得到用于生产调色剂的碎料。随后用冲击型空气粉化机粉化碎料，该粉料的重均粒子直径为7.0μm，其真实密度为1.5g/cm3。
其次，将得到的粉料以35.0kg/h的速率经定量送料器2、振动送料器3和材料馈送喷头16送入到图5所示的多隔间分级器1中，使其利用柯安达效应被分级为粗粉、中粉和细粉三个部分。
由于收集旋流器4、5和6通过排出孔11、12和13进行抽吸，对系统内部进行抽气，因而产生吸入力，利用这种吸入力的作用和压缩空气可引入粉末材料，该压缩空气是从装在材料馈送喷头上的注入喷头31引入的。材料馈送喷头的喷口的高度L0设定为8mm。结果，从喷头16喷出的粉料在0.1s内便瞬时分级。
分级出的中等粉末具有锐的粒度分布，其重均粒子直径为6.8μm，它包含粒径为4μm或更小的粒子，按粒子数计占24％，它还包括粒径为10.08或更大的粒子，按粒子的体积计占1.0％。这种中等粉末的分级产率高达80％。这种中等粉末用作调色剂材料具有很好的特性。在分级操作之后，在材料馈送喷头16的喷口外，没有发生任何粘着现象。
生产例8
利用冲击型空气粉化机粉化与生产例7中相同的调色剂碎料，得到重均粒子直径为6.4μm的粉料。然后再用与生产例7中相同的分级系统对这种粉料进行分级。
该粉料以31.0kg/h的速率引入到多隔间的分级器中进行分级，获得的中等粉末具有锐的粒度分布，其重均粒子直径为5.9μm，它包括粒径为4.0μm或更小的粒子，按粒子数计占30％，还包括粒径为10.08μm或更大的粒子，按粒子体积计占0.2％，这种中等粉末的分级产率高达76％。这种中等粉末作为调加剂材料具有很好的特征。在分级操作之后，在材料馈送喷头16的喷口处，没有发现任何熔化粘着现象。分级得到的粗粉可以返回到粉化步骤，即分级步骤之前的步骤，再进行循环。
生产例9
利用冲击型空气粉化机粉化与生产例7中相同的调色剂碎料，得到重均料子直径为5.5μm的粉料。然后用与生产例7中相同的分级系统对上述粉料进行分级。
将上述粉料以25.0kg/h的速率引入到多隔间的分级器中，由此得到的中等粉末具有锐的粒度分布，其重均粒子直径为5.2μm，它包含粒径为3.17μm或更小的粒子，按粒子数计占30％，还包括粒径为8.00μm或更大的粒子，按粒子体积计占2.6％。该中等粉末的分级产率可高达72％。该中等粉末用作调色剂材料具有很好的特性。在分级操作之后，在材料馈送喷头16的喷口处没有发生任何熔化粘着现象。分级得到的粗粉返回到粉化步骤，即分级步骤之前的步骤，进行再循环。
生产例子10
利用冲击型空气粉化器粉化用于生产调色剂的与生产例子7中相同的碎料，得到重均粒子直径为5.5μm的粉料。然后用与生产例子7中相同的分级系统对上述粉料进行分级。
上述粉料以25.0kg/h的速率被引入到多隔间的分级器，由此得到的中等粉末具有锐的粒度分布，其重均粒子直径为5.4μm，它包括粒径为3.17μm或更小的粒子，按粒子数计占20％，还包括粒径为8.00μm或更大的粒子，按粒子体积计占1.9％。该中等粉末的分级产率高达70％，作为调色剂材料它具有很好的特性。在分级操作之后，在材料馈送喷头16的喷口处，没有产生任何熔化粘着现象。分级得到的粗粉返回到粉化步骤，即分级步骤之前的步骤，再进行循环。生产例11不饱和的聚酯树脂(粘合树脂)          100份酞菁铜颜料(着色剂；C.I.颜料蓝15)    4.5份电荷控制剂                          4份
用Henschel混料机(FM—75型，Mitsui Miike工程公司造)充分混和上述材料，然后用双螺旋体捏和机(PCM—30型，Ikegai公司造)在150℃的设定温度下进行捏和。冷却捏和后的产品并用锤磨机破碎到1mm或更小的粒子，得到调色剂碎料。然后用冲击型空气粉化机粉化上述碎料，得到重均粒子直径为6.5μm的粉料，其真实密度为1.1g/cm3。
随后使上述粉料以31.0kg/h的速率通过定量送料器2、振动送料器3和材料馈送喷头16引入到图5所示的多隔间分级器中，使上述粉料利用柯安达效应分级成粗粉、中粉和细粉三部分。
由于收集旋流器4、5和6通过排出孔11、12和13进行抽吸，对系统内部进行抽气，因而产生吸入力，利用这种吸入力的作用和压缩空气可以引入粉末材料，该压缩空气是从装在材料馈送喷头16上的注入喷头31引入的。从材料馈送喷头16喷出的上述粉料在0.1s内瞬时地被分级。
由分级得到的中等粉末具有锐的粒度分布，其权重平均粒子直径为5.9μm，它包含粒径为4.0μm或更小的粒子，按粒子数计占24％，还包括粒径为10.08μm或更大的粒子，按粒子体积计占1.0％。该中等粉末的分级产率可高达80％，作为调色剂材料，它具有很好的特性。在分级操作之后，在材料馈送喷口16的喷口处，没有产生任何熔化粘着现象。分级得到的粗粉返回到粉化步骤，即分级步骤之前的步骤，再进行循环。

Claims (54)

1.一种气流分级器，它包括分级室、用于将粉末材料引入到分级室的分级区域中的材料馈送喷头和柯安达块，该柯安达块用于使引入的粉末材料利用柯安达效应进行分级，使粉末至少分成细粉部分和粗粉部分，其中：
上述材料馈送喷头具有将粉末材料引入到材料馈送喷头中的材料接受口；上述粉末材料从材料馈送喷头的喷口引入到分级区域，与此同时，粉末材料的流动由材料馈送喷头中气流加速；
上述柯安达块的设置位置高于材料馈送喷头喷口的位置。
2.如权利要求1所述的气流分级器，其特征在于，上述材料接受口这样配置，使得在材料馈送喷头中粉末材料的细粒子按照柯安达效应逐渐占据材料馈送喷头中的上部位置。
3.如权利要求1所述的气流分级器，其特征在于，由柯安达效应分级分出的细粉部分通过一个排出口排出分级室，该排出口的位置高于材料馈送喷头的喷口。
4.如权利要求1所述的气流分级器，其特征在于，上述分级区域至少由柯安达块和分级边界部确定。
5.如权利要求4所述的气流分级器，其特征在于，上述分级边界部的位置高于材料馈送喷头的喷口的位置。
6.如权利要求4或5所述的气流分级器，其特征在于，在上述分级室中装有许多上述分级边界部。
7.如权利要求4所述的气流分级器，其特征在于，上述分级边界部由分级边界块支承，分级边界块被安装成其位置可以改变，因而可以改变分级区域的形状。
8.如权利要求7所述的气流分级器，其特征在于，上述分级边界部的位置可以随上述分级边界块位置的改变而改变。
9.如权利要求7或8所述的气流分级器，其特征在于，上述分级边界块以这样方式支承上述分级边界部，使得分级边界部的尖头可以转动。
10.如权利要求7所述的气流分级器，其特征在于，上述分级边界块的位置在水平方向或在大致的水平方向是可变的。
11.如权利要求7所述的气流分级器，其特征在于，上述分级边部的位置在水平方向或在大致的水平方向是可变的。
12.如权利要求7所述的气流分级器，其特征在于，材料接受收口这样设置，使得当粉末材料通过材料接受口进入材料馈送喷头中时，粉末材料中的细粒子便受到柯安达效应的作用，逐渐占据材料馈送喷头中的上部位置。
13.如权利要求12所述的气流分级器，其特征在于，按照柯安达效应分级分出的细粉部分通过一个排出口从分级室中排出，该排出口的位置高于材料馈送喷头的喷口。
14.如权利要求7所述的气流分级器，其特征在于，上述分级边界部的位置高于材料馈送喷头的喷口。
15.如权利要求7所述的气流分级器，其特征在于，设置许多上述分级边界部，使得粉末材料至少被分级为细粉部分、中粉部分和粗粉部分。
16.如权利要求1所述的气流分级器，其特征在于，这样制作上述材料馈送喷头，使得其喷口的高度可以改变。
17.一种生产调色剂的方法，该方法包括以下步骤：
将有色的树脂粉末引入到气流分级器并对这种有色的树脂粉末进行分级，使得至少被分成细粉部分、中粉部分和粗粉部分；
用分出的中粉部分生产调色剂；其中：
上述气流分级器至少具有分级室、将有色树脂粉末引入到分级室的分级区域中的材料馈送喷头和柯安达块，该柯安达块用于利用柯安达效应对有色树脂粉末进行分级，将该粉末至少分成细粉部分、中粉部分和粗粉部分；
上述材料馈送喷头具有将有色树脂粉末引入到材料馈送喷头中的材料接受口；上述有色树脂粉末从材料馈送喷头的喷口引入到分级区域，与此同时，该树脂粉末材料流由材料馈送喷头中的气流加速；
柯安达块的位置高于材料馈送喷头的喷口。
18.如权利要求17所述的方法，该方法还包括以下步骤：
通过材料接受口将有色树脂粉末输送到材料馈送喷头中，该树脂粉末的真实密度为0.3—1.4g/cm3，该材料接受口的位置高于材料馈送喷头；
用气流传输有色树脂粉末通过材料馈送喷头的内部；
将有色树脂引入到在柯安达块和分级器侧壁之间形成的分级室中；
利用柯安达效应对有色树脂粉末进行分级，由此可以利用许多分级边界部将该粉末至少分成细粉部分、中粉部分和粗粉部分；其中：
上述分级边界部分别由分级边界块支承；
这样安装上述分级边界块，使其位置是可以改变的；
使上述分级边界块设置在满足以下条件的位置上：
L0＜0；L1＞0；L2＞0；L3＞0
L0＜L1＋L2＜nL3式中L0代表材料馈送喷头的喷口的高度(mm)；L1代表第一分级边界部和相对的柯安达块的两个相对侧面之间的距离(mm)，该第一分级边界部用于将粉末分成中粉末部分和细粉末部分；L2代表第一分级边界部和第二分级边界部的两个相对侧面之间的距离(mm)，该第二分级边界部用于将粉末分成粗粉部分和中粉部分；L3代表第二分级边界部的侧面和相对的侧壁之间的距离(mm)；n代表1或大于1的实数。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，细粉部分被分离到在第一分级边界部和柯安达块之间形成的分级区，中粉部分被分离到在第一分级边界部和第二分级边界部之间形成的分级区，而粗粉部分被分离到在第二分级边界部和与其相对的侧壁之间形成的分级区。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，上述第一分级边界部被支承在一个第一轴上，使其可以转动，上述第二分级边界部被支承在一个第二轴上，使其可以转动，通过改变第一轴和柯安达块之间的距离，可以改变上述细粉部分的粒子直径。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，通过改变第一轴和第二轴之间的距离，可以改变中粉部分的粒子直径。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，通过改变第二轴和侧壁之间的距离，可以改变粗粉部分的粒子直径。
23.如权利要求18所述的方法，其特征在于，L0为2—10mm，L1为10—150mm，L2为10—150mm，L3为10—150mm，L4为5—70mm，L5为15—160mm，L6为10—100mm，n为0.5—3。
24.如权利要求18所述的方法，其特征在于，上述有色树脂粉末包括有色树脂粒子，该粒子包含非磁性着色剂和粘合树脂。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，包含上述着色剂的量是按重量100份粘合树脂中加入0.5—20份着色剂。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，上述粘合树脂的玻璃转化点温度为45℃—80℃。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，上述粘合树脂由下面组中选出的物质组成，组包括苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、聚酯树脂，以及这些物质中的任何物质的混合物。
28.如权利要求18所述的方法，其特征在于，上述有色树脂粉末包含粒径20μm或更小的粒子，按粒子数计不小于50％。
29.如权利要求18所述的方法，该方法还包括以下步骤：
将有色树脂粉末通过材料接受口送入材料馈送喷头中，该树脂粉末的真实密度大于1.4g/cm3，该材料接受口位于材料馈送喷头的上面；
在材料馈送喷头内部用气流输送有色树脂粉末；
利用柯安达效应使有色树脂粉末分级，由此可利用许多分级边界部将该树脂粉末至少分成粗粉部分、中粉部分和细粉部分；其中：
上述分级边界部分别由分级边界块支承；
这样设置分级边界块，使得它们的位置是可以改变的；
上述分级边界块设置在满足以下条件的位置上：
L0＞0；L1＞0；L2＞0；L3＞0；
L0＜L3＜L1＋L2式中L0代表材料馈送喷头的喷口的高度(mm)；L1代表第一分级边界部和相对的柯安达块的两个相对侧面之间的距离(mm)，该第一分级边界部用于将粉末分为中粉部分和细粉部分；L2代表第一分级边界部和第二分级边界部分的两个相对侧面之间的距离(mm)，该第二分级边界部用于将粉末分为粗粉部分和中粉部分；L3代表第二分级边界部的侧面和与其相对的侧壁之间的距离。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，细粉部分被分离到在第一分级边界部和柯安达块之间形成的分级区域，中粉部分被分离到在第一分级边界部分和第二分级边界部分之间形成的分级区域，而细粉部分则被分离到在第二分级边界部和与其相对的侧壁之间形成的分级区域。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，上述第一分级边界部被支承在第一轴上，使其可以转动，上述第二分级边界部被支承在第二轴上，使其可以转动，通过改变第一轴和柯安达块之间的距离可以改变细粉部分的粒子直径。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，通过改变第一轴和第二轴之间的距离可以改变中粉部分的粒子直径。
33.如权利要求31所述的方法，其特征在于，通过改变第二轴和侧壁之间的距离可以改变粗粉部分的粒子直径。
34.如权利要求29所述的方法，其特征在于，L0为2—10mm，L1为10—150mm，L2为10—150mm，L3为10—150mm，L4为5—70mm，L5为15—150mm，L6为10—100mm。
35.如权利要求29所述的方法，其特征在于，上述有色树脂粉末包括磁性树脂粒子，该粒子含有磁性材料和粘合树脂。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，上述磁性材料的含量是，按重量100份的粘合树脂加入20—200份的磁性材料。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，上述粘合树脂的玻璃转化点温度为45—80℃。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，上述粘合树脂是从以下组的物质中选出的物质组成的，该组包括苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、聚酯树脂以及这些物质中的任何物质的混合物。
39.如权利要求29所述的方法，其特征在于，上述有色树脂粉末包括粒径为20μm或更大的粒子，按粒子数计不小于50％。
40.如权利要求17所述的方法，其特征在于，这样配置上述材料接受口，使得引入到材料馈送喷头中的粉末材料的细粒子由于柯安达效应而逐渐占据材料馈送喷头中的上部位置。
41.如权利要求17所述的方法，其特征在于，利用柯安达效应分级分出的细粉部分通过一个排出口从分级室中排出，该排出口的位置高于材料馈送喷头的喷口。
42.如权利要求17所述的方法，其特征在于，上述分级区域至少由柯安达块和分级边界部形成。
43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，上述分级边界部配置成其位置高于材料馈送喷头的喷口。
44.如权利要求42或43所述的方法，其特征在于，在上述分级室中配置许多上述分级边界部。
45.如权利要求42所述的方法，其特征在于，上述分级边界部由分级边界块支承，上述分级边界块这样配置，使得它的位置是可以改变的，由此可以改变分级区域的形状。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，上述分级边界部的位置随着上述分级边界块位置的改变而改变。
47.如权利要求45或46所述的方法，其特征在于，上述分级边界块这样支承上述分级边界部，使得分级边界部的尖头是可以转动的。
48.如权利要求45所述的方法，其特征在于，上述分级边界块的位置可沿水平方向或大致沿水平的方向改变。
49.如权利要求45所述的方法，其特征在于，上述分级边界部的位置可以沿水平方向或大致沿水平方向改变。
50.如权利要求45所述的方法，其特征在于，这样设置材料接受口，使得当通过该接受口将粉末材料引入到材料馈送喷头中时，粉末材料中的细粒子可以利用柯安达效应占据材料馈送喷头中的上部位置。
51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，利用柯安达效应分级分出的细粉部分通过一个排出口从分级室中排出，该排出口的位置高于材料馈送喷头的喷口。
52.如权利要求45所述的方法，其特征在于，上述分级边界部被设置为其位置高于材料馈送喷头的喷口。
53.如权利要求45所述的方法，其特征在于，设置若干上述分级边界部，使得粉末材料至少可以分级为细粉部分、中粉部分和粗粉部分。
54.如权利要求17所述的方法，其特征在于，这样构造上述材料馈送喷头，使得其喷口的高度是可以改变的。
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