CN1299990A - 色调剂、生产色调剂的方法、成像方法及其设备单元 - Google Patents
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Abstract
一种色调剂,至少含有一种粘合树脂和着色剂,并具有下述特征:其重均粒径为5μm~12μm;不少于90%,且不小于3μm的颗粒的圆形度“a”不低于0.900;色调剂的切割比z和重均粒径X之间的关系满足公式:切割比Z≤5.3×X;基于圆形度不小于0.950的颗粒的颗粒数量Y的累计值与重均粒径X之间的关系满足公式:Y≥exp5.51*X-0·645,其中,重均粒径X为5.0~12.0μm”。
Description
本发明涉及用于成像方法诸如静电复印法、静电记录法、静电印刷法或色调剂喷射系统的记录方法的色调剂,还涉及使用上述色调剂的成像方法以及设备单元,并且本发明涉及色调剂的生产方法,该方法可有效地对具有粘合树脂的小粒径色调剂进行研磨和分级,以及有效地获得具有窄的颗粒密度分布的色调剂。
作为静电复印法,公知的多种方法,如公开在US专利No.2297691、JP专利公开No.42-23910以及JP专利公开No.42-24748中的方法。一般地,上述方法使用光敏材料,以便在光敏体上用各种装置形成静电荷潜像,随后用色调剂使该潜像显影,根据需要将色调剂图像转印到转印材料如纸张上,然后通过加热、加压、热压或溶剂流的方式使之定影,从而获得色调剂图像。
近年来,根据多功能影印机和打印机,高保真复制图像,以及高速度的需要,对色调剂性能的要求变得严格起来,例如色调剂的粒径被微化为微粒,并且要求颗粒密度分布为不含粗糙颗粒但是具有窄的颗粒密度分布而且仅有少量的超微颗粒。
在上述步骤中,在将色调剂图像从光敏体上转印到转印材料上的情况下,有残余的色调剂转印到光敏体上。
为了快速的进行连续的复制,需要将该光敏体上的残余色调剂清除掉。而且,将回收的残余色调剂放在安装在主机内的容器内或放在收集箱中,然后抛弃或再次返回到显影容器中在显影步骤中循环使用。
考虑到生态问题,需要将主机设计为在其内部安装有作为废色调剂系统的回收系统。
然而,为了获得多功能影印机和打印机,高保真复制图像以及高速度,需要在主机内安装尺寸相当大的回收系统,这导致成像设备自身诸如影印机和打印机的体积变大,并且与从节省空间的角度考虑的微型化相矛盾。而且,在主机内部安装有容纳废色调剂的容器或回收箱的系统与光敏体和上述废色调剂收集部分相结合的系统相比没有区别。
为了满足这些,当色调剂图像从光敏体转印到转印材料上时,需要提高转印率,从而减少废色调剂。
在公开号为JP9-26672的日本专利申请中公开了此种提高转印效率的方法,该方法通过向色调剂中加入平均粒径为0.1~3μm的转印效率改进剂和疏水二氧化硅细粉,使得色调剂的耐容积性能下降,并且该转印效率改进剂在光敏体上形成薄膜层。然而,由于用研磨法生产的色调剂内的颗粒密度分布,难于获得所有颗粒的均一效果,并且需要进一步的改进。
作为通过提供球形色调剂颗粒来改进转印效率的方法,色调剂是通过下述方法制备的,例如:喷雾造粒法、溶液溶解法、聚合法,这些公开在JP公开3-84558、JP公开3-229268、JP公开4-1766和JP公开4-102862中。然而,这些色调剂的制备方法不仅需要相当大规模的设备,而且还带来一个问题,即具有小球形的色调剂颗粒在清洗步骤中将设法透过,因此不认为该方法是优选的方法,因为仅有转印性得到提高。
作为常规的生产方式,将用于将其固定到要转印的材料上的粘合树脂,用于使色调剂显示色彩的各种着色剂,以及用于向颗粒提供电荷的电荷控制剂作为原材料使用,并以称为单组分显影的形式存在,如在JP54-42141和JP55-18656中所公开的,除此之外,各种磁材料可赋予色调剂自身传送能力,而且,如果需要,可加入并干混另一种添加剂,如脱模剂和流动剂等。然后,这些材料经常用的捏合设备例如辊式捏合机及冷却和固化的挤出机熔融捏合。随后,该捏合制品用各种碾磨设备研磨,例如:喷射碾磨机和机械撞击碾磨机等。将得到的粗糙研磨制品引入各种风力分级机进行分级,从而得到落在色调剂所需粒径范围内的分级制品。而且,当需要时,可从外部加入流光或滑动剂等,以便干混,从而得到用于成像的色调剂。在色调剂用于双组分显影的情况下,先将每种磁载体与上述色调剂混合,然后用于成像。
如上所述,为了获得微粒形式的色调剂颗粒,一般采用如图10的流程图所示的方法。
将色调剂的粗研磨制品连续地或不间断地供入第一分散装置,将含有作为主组分的粗颗粒且其粒径不低于分散的规定晶粒尺寸的粗粉输送至碾磨装置进行研磨,然后再循环回第一分级装置。
色调剂粉状制品具有作为主组分的在另一规定晶粒尺寸内的颗粒和不大于规定粒径尺寸的颗粒,将该色调剂粉状制品输送至第二分级装置,并将一部分颗粒分级为中等尺寸粉末,并将其作为具有规定晶粒尺寸的主组分,而将一部分颗粒研成细粉,并作为不大于规定晶粒尺寸的主组分。然而,变成微粒的色调剂其颗粒间的静电聚集增强,并且由于本应输送到第二分级装置的色调剂再次循环回第一分级装置,而导致细粉和超细粉经受过量研磨。
作为研磨装置,使用各种碾磨装置,但是对于研磨色调剂粗研磨制品(用粘合树脂作为主要原料)使用喷射方式的喷射碾磨机,特别是使用图13所示的撞击气流碾磨机。
所示的撞击气流碾磨机使用诸如喷射的高压气体来输送粉状原料,将其从加速管的出口出喷出,从而使粉状原料撞击到撞击部件上的撞击板上,该部件设置在面对加速管出口端,并通过撞击来研磨粉状原料。
例如,在图13所示的撞击碾磨机中,撞击元件164设置为面对加速管162的出口端163,该加速管与高压气体供入喷嘴161相连,并且供入加速管162的高压气体从粉状原料供入口165吸收粉状原料该供入口165通入加速管162的内侧与之连通,从而使粉状原料与高压气体一起喷射,以便撞击到该撞击元件164的撞击面166上,并通过撞击进行研磨,该研磨制品由碾磨室168通过研磨制品出口167输出。
然而,由于上述撞击气流碾磨机是将粉状原料与高压气体一起喷射以便撞击在撞击元件的撞击面上,并通过撞击来研磨,因此导致研磨色调剂为具有不确定形状的有角制品,另外,为了生产小尺寸粉末需要大量的气体。因此,粉末消耗量非常大,并且存在能源成本的问题。
JP2-87157中公开了一种通过改变由机械撞击(混合)碾磨法生产的色调剂的形状和表面特征来改进转印效率的方法。但是,该方法不能作为优选的方法,因为增加了碾磨后的加工步骤,因此色调剂的生产性能和工艺导致在显影表面上,色调剂表面接近没有任何粗糙的状态并需要改进等。
特别是近年来,为了适应环境的需要,要求设备节省能源。
当在分级装置中获得的色调剂的重均粒径为8μm且低于4.00μm的体积百分数不超过1%时,用碾磨装置对原料进行碾磨分级,以便达到预定的平均粒径,该碾磨装置诸如安装有分级系统以除去那些粗粉的撞击气流碾磨机去除该粗粉后,将研磨制品提供给另一个分级机以除去微粉,并获得所需的中等粉末。
顺便说一下,重均粒径指的是采用100μm孔径的Coulter Counter TypeTA Ⅱ或者Coulter Multiciser Type Ⅱ测得的数据,由Coulter ElectronicsLtd.制造,将在下文中描述。
对于这一常规技术,必须将完全除去粗颗粒(其晶粒尺寸不低于特定规定晶粒尺寸)的颗粒输送到第二分级装置,以便除去微粉,从而使碾磨装置上的负载变大而产率减少,这导致一个问题。除去晶粒尺寸不低于规定晶粒尺寸的粗颗粒将导致过置研磨,其结果是,为了在下一步除去微粉,在第二分级装置中很容易发生产率下降的现象。
作为用于除去微粉的第二分级装置,可能产生由超微粉末形成的聚集产物,并且不可能除去作为微粉的该聚集产物。在此种情况下,该聚集产物混入最终产品中,导致难以获得具有均匀晶粒尺寸分布的产品。而且,该聚集产物分解为超微粉,从而成为降低图像质量的因素之一。
对于用于除去微粉的第二分级装置,提出了各种类型的气流分级机和分级方法。在这之中,一些分级机使用螺旋桨而一些分级机没有活动部分。其中,没有任何活动部分的分级装置,有固定壁离心分级机和惯性分级机。使用惯性力的分级机由JP54-24745、JP55-643和JP63-101858提出。
如图8所示,这些气流分级机,将粉末与气流一起从供入嘴以高速喷射到分级区,该供入嘴具有通入分级机室中分级区的开口,并且在分级室内,沿Coanda块145流动的曲线形气流的离心力将其分离成粗粉、中等粉末和细粉,刃部146和147实现粗粉、中等粉末和细粉的分级。
常规分级装置57从原料供入嘴供入微研磨原料,从而使粉末流入锥管148和149内部,在推力作用下沿管壁以平行的方向流动。然而,当原料从上述原料供入嘴的上部供入时,原料大致分成上游流和下游流,该上游流含有大量轻的细粉而下游流含有大量重的粗粉,每种颗粒流相互独立,因此依赖于引入分级机室的位置而留下不同的轨迹或者该粗粉阻断该细粉的轨迹,所以导致提高分级精确度受限,并且对含粗颗粒(尺寸不低于20μm)的粉末进行分级的精确度下降。
一般地,需要多种质量的色调剂,并且为了生产出所需质量的色调剂,所用原料和生产方法均很重要。在色调剂的分级步骤中,进行分级的颗粒要具有窄的晶粒尺寸分布。另外,希望以低成本、高效率、连续地生产出高质量的色调剂。
而且,为了改进影印机或打印机的图像质量,需要这样的色调剂,即根据粉末尺寸经微碾磨处理过的、并且根据晶粒尺寸分布不含粗颗粒但明显含有少量超细粉的色调剂。一般地,颗粒之间的力的作用随着物质变小而变大,这适用于树脂和色调剂,它最终为微粉尺寸,因此颗粒间的聚集性能变得更强。
特别是,在获得具有窄晶粒尺寸分布且重均粒径不大于12μm的色调剂情况下,常规的装置和方法导致分级产率下降。而且,在获得具有窄晶粒尺寸分布且重均粒径不大于8μm的色调剂情况下,常规的装置和方法不仅导致分级产率下降,而且导致色调剂含有一定量的超细粉。
即使可以用常规系统获得具有均匀晶粒尺寸分布的所需制品,其步骤复杂,将导致分级产率下降,产率恶化,并且成本增加。这种趋势在预定的晶粒尺寸变小时变得更为显著。
采用第一分级装置、碾磨装置和多段分级装置作为第二分级装置的色调剂制造方法和设备公开在JP63-101858中(与US4844349相同)。然而,一直盼望着能有可以连续、高效地生产出重均粒径不小于8μm的色调剂的方法和装置。
而且,经微碾磨处理过的色调剂中会含有相当多的着色剂(磁性材料),导致难以保持色调剂的低温定影性能,而且显对影性能有比常规更严格的限制。
也就是,现在的情况是,为减少光敏体上的将成为废色调剂的转印残余色调剂,尚未实现具有改进的转印效率和良好的定影性能以及高显影性能的色调剂以及色调剂本身的生产方法。
本发明的一个目的是提供一种可解决上述问题的色调剂,生产该色调剂的方法,用上述色调剂进行成像的方法及其设备单元。
本发明的一个目的是提供一种色调剂,可减少废色调剂的产生同时具有高转印效率,以及使用上述色调剂进行成像的方法及其设备单元。
本发明的一个目的是提供一种具有良好的低温定影性能的色调剂,以及用上述色调剂进行成像的方法及其设备单元。
本发明的一个目的是提供一种经微粉化能够保持良好的显影性能的色调剂,以及用上述色调剂进行成像的方法及其设备单元。
本发明的一个目的是提供一种具有高产率的色调剂,它可以用粉碎法容易地制造,以及使用上述色调剂的成像方法及其设备单元。
本发明的一个目的是提供一种生产色调剂的方法,该方法高效且使用粉末的粉碎分级系统,而仅有相当少的粉末损耗,另外设备结构简单,能耗低。
本发明的一个目的是提供一种生产色调剂的方法,该方法可以高效地生产具有均匀粒径分布的色调剂。
本发明的一个目的是提供一种生产色调剂的方法,该方法能够高效地生产重均粒径不大于10μm(进一步,不大于8μm)且具有窄的粒径分布的色调剂。
本发明的一个目的是提供一种色调剂,包括:
至少一种粘合树脂和着色剂,
其中,上述色调剂具有下述特征(ⅰ)~(ⅳ):
(ⅰ)其重均粒径为5μm~12μm;
(ⅱ)不少于90%,且不小于3μm的颗粒(根据颗粒数的累计值)的圆形度“a”不低于0.900,由下述公式(1)给出:
圆形度a=Lo/L (1)
[在该公式中,Lo代表与颗粒图像具有相同凸出面积的圆的周长,L代表颗粒图像的周长];
(ⅲ)上述色调剂的切割比Z和重均粒径X之间的关系满足下述公式(2):
切割比Z≤5.3×X (2)
[此时,切割比Z是按照下述公式(3)计算的值:
Z=(1-B/A)×100 (3)
其中,A是所有被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl),用流动型颗粒图像分析仪测量,B是圆形等效尺寸不小于3μm的被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl)];以及
(ⅳ)基于圆形度不小于0.950的颗粒的颗粒数量Y的累计值与重均粒径X之间的关系满足下述公式(4):
Y≥exp5.51×X-0.645(4)
[同时,该重均粒径X为5.0~12.0μm。]
本发明的一个目的是提供一种生产色调剂的方法,包括下述步骤:
熔融捏合含有至少一种粘合树脂和着色剂的混合物,以获得捏合制品;
使得到的捏合制品冷却,然后用碾磨装置粗粉碎该冷却的制品,以得到粗粉碎的制品;
将所得到的粉碎制品作为粉状原料供入第一供料计量器,并从上述供料计量器中将预定量的粉状原料供入机械碾磨机中,其中上述机械碾磨机至少具有一个安装在中心转轴上的转子,定子围绕该转子以距离上述转子表面恒定的间距设置,并具有供入粉状原料的粉末入口和供研磨粉末输出的粉末出口,并且该装配使得为保持间距而形成的环状空间处于气密状态;
通过使上述机械碾磨机的转子高速旋转而精细地粉碎该粉状原料来得到细粉碎的制品;
从机械碾磨机中输出该细粉碎的制品,并且将其供入第二供料计量器中,以便从上述第二供料计量器中将预定量的细粉碎制品输送到多段气流分级机中,用横向气流和Coanda作用通过气流对该粉末进行分级;以及
在上述多段气流分级机中,将该细粉碎的制品至少分级成细粉、中等粉末和粗粉;
其中分级的粗粉与上述粉状原料混合,在上述粉碎步骤中被供入上述机械碾磨机中,并且该色调剂由分级的中等粉末制得。
本发明的一个目的是提供一种成像方法,包括:
充电步骤,以给潜像承载体充电;
潜像形成步骤,以在充电的潜像承载体上形成静电潜像;
显影步骤,以用色调剂使上述静电潜像显影并形成色调剂图像;
转印步骤,以将该显影的色调剂图像通过中间转印元件转印到记录材料上或直接转印到记录材料上;以及
定影步骤,以将转印到记录材料上的该色调剂图像通过定影装置固定到上述记录材料上:
其中,上述色调剂至少含有粘合树脂和着色剂,并具有下述特征(ⅰ)~(ⅳ):
(ⅰ)其重均粒径为5μm~12μm;
(ⅱ)不少于90%,且不小于3μm的颗粒(根据颗粒数的累计值)的圆形度“a”不低于0.900,由下述公式(1)给出:
圆形度a=Lo/L (1)
[在该公式中,Lo代表与颗粒图像具有相同凸出面积的圆的周长,L代表颗粒图像的周长;
(ⅲ)上述色调剂的切割比Z和重均粒径X之间的关系满足下述公式(2):
切割比Z≤5.3×X (2)
[此时,切割比Z是按照下述公式(3)计算的值:
Z=(1-B/A)×100 (3)
其中,A是所有被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl),用流动型颗粒图像分析仪测量,B是圆形等效尺寸为不小于3μm的被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl)];以及
(ⅳ)基于圆形度不小于0.950的颗粒的颗粒数量Y的累计值与重均粒径X之间的关系满足下述公式(4):
Y≥exp5.51×X-0.645(4)
[同时,该重均粒径X为5.0~12.0μm。]
本发明的一个目的是提供一种设备单元,可拆卸地安装在成像设备的主组件上,它包括:
用于使静电潜像显影的色调剂;
用于容纳上述色调剂的色调剂盒;
用于承载和输送所述色调剂盒中的色调剂的色调剂载体;以及
用于控制上述色调剂载体承载的色调剂层厚度的色调剂层厚控制元件:
其中,上述色调剂至少含有粘合树脂和着色剂,并具有下述特征(ⅰ)~(ⅳ):
(ⅰ)其重均粒径为5μm~12μm;
(ⅱ)不少于90%,且不小于3μm的颗粒(根据颗粒数的累计值)的圆形度“a”不低于0.900,由下述公式(1)给出:
圆形度a=Lo/L (1)
[在该公式中,Lo代表与颗粒图像具有相同凸出面积的圆周周长,L代表颗粒图像的周长;
(ⅲ)上述色调剂的切割比Z和重均粒径X之间的关系满足下述公式(2):
切割比Z≤5.3×X (2)
[此时,切割比Z是按照下述公式(3)计算的值;
Z=(1-B/A)×100 (3)
其中,A是所有被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl),用流动型颗粒图像分析仪测量,B是圆形等效尺寸不小于3μm的被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl)];以及
(ⅳ)基于圆形度不小于0.950的颗粒的颗粒数量Y的累计值与重均粒径X之间的关系满足下述公式(4):
Y≥exp5.51×X-0.645(4)
[同时,该重均粒径X为5.0~12.0μm。]
图1是描述本发明色调剂生产方法的流程图;
图2是描述本发明色调剂生产方法的流程图;
图3是用于实现本发明生产色调剂的方法的设备系统的实际实施方案的简图;
图4是用于实现本发明生产色调剂的方法的设备系统的实际实施方案的简图;
图5是本发明色调剂粉碎步骤中使用的机械粉碎机的实施例的简图;
图6是沿图5中6-6面的截面图;
图7是图5所示转子的透视图;
图8是本发明色调剂分级步骤中使用的多段气流型分级设备的简图;
图9是本发明色调剂分级步骤中优选使用的多段气流型分级设备的简图;
图10是常规生产方法的流程图;
图11是常规生产方法的系统图;
图12是用于常规第一分级装置或第二分级装置的分级机的实例简图;
图13是常规撞击气流粉碎机的简图;
图14是中等粉末A-1的粒径分布、圆形度分布和等圆周直径的曲线图;
图15是中等粉末K-1的粒径分布、圆形度分布和等圆周直径的曲线图;
图16是能够实现本发明成像方法的成像设备的模式图;
图17是用于本发明成像方法的显影设备的实例的模式图;
图18是另一个用于本发明成像方法的显影设备的实例的模式图;
图19是又一个用于本发明成像方法的显影设备的实例的模式图;
图20是本发明一个实施例的设备单元的简图;
图21是将本发明的成像方法用于传真机的打印机情况下的方块图。
现在参考上述附图,本发明优选实施方案色调剂的生产方法将在下文中进行详细描述。
图1和2所示为本发明色调剂生产方法概要的流程图。如图中所示,本发明方法的特征在于在粉碎前不需要分级步骤,并且粉碎和分级步骤一次进行。
在本发明的色调剂生产方法中,对含有至少一种捏合树脂和着色剂的混合物进行熔融和捏合,该捏合的混合物经冷却,而后该冷却的混合物用粉碎装置进行粗粉碎,从而获得用作粉状原料的粗粉碎混合物。预定量的粉碎原料被供入机械粉碎机中,该粉碎机具有转子、至少与中心转轴相连的回转体、以及围绕该转子设置的定子,在转子的表面和转轴之间保持一定间隔,并使保持该间隔形成的环状空间为气密态,并且该机械粉碎机的转子高速旋转以将粉状原料细粉碎。将该细粉碎的原料引入分级步骤,并且对颗粒进行分级,从而提供由特定粒径颗粒组成的色调剂原料。在该分级步骤中,优选使用具有粗颗粒中等尺寸颗粒和细颗粒区域的多段气流型分级机作为粉碎装置。例如,当使用三段气流型分级机时,粉状原料颗粒至少被分成三类:细、中和粗。在分级步骤中,当使用此种分级机时,除去由大于特定粒径颗粒组成的粗粉和由小于特定粒径颗粒组成的超细粉,以用中等颗粒组成的粉末作为色调剂制品。可替代的是,该中等尺寸颗粒与外加剂如疏水胶体二氧化硅混合,作为色调剂。
由小于特定粒径颗粒组成的并从分级步骤中排出的超细粉通常供入熔融和捏合步骤中,其中生产出由色调剂原料组成的引入粉碎步骤的粉状原料,并将其再利用或处理掉。
图3和4所示为使用本发明色调剂生产方法的系统的实施例。本发明将参考该附图进行更详细的描述。将至少含有粘合树脂和着色剂的着色树脂颗粒粉末用作供入该系统中的色调剂原料。色调剂原料为粘合树脂、色调剂等的混合物,经熔融、捏合、冷却以及用粉碎装置进行粗粉碎。所用的该色调剂原料将在下文中描述。
在该系统中,一定量的粉末即色调剂原料通过第一供料计量器315供入机械粉碎机301中。在供入该粉碎机中后,粉状原料立即被该机械粉碎机301粉碎,并通过旋风收集器229(图3中由53表示)供入第二供料计量器2(图3中由54表示)。而后,该原料通过振动供料器3(图3中由55表示)和原料供入嘴16(图3中由148表示)供入多段气流型分级机1(由57表示)分级装置中。
从色调剂的生产率和生产效率的角度考虑,从第一供料计量器315供入机械粉碎机301(作为粉碎装置)中的预定量粉末与从第二供料计量器2(由图3中的54表示)供入多段气流型分级机1(作为分级装置)(由图3中的57表示)中的预定量粉末之间的关系,如果从第一供料计量器315供入机械粉碎机301的预定量粉末设定为1,则从第二供料计量器2(由图3中的54表示)供入多段气流型分级机1(由图3中的57表示)的预定量粉末优选为0.7~1.7,更优选为0.7~1.5,最优选为1.0~1.2。
一般将本发明的气流型分级机引入一个系统,并与该机器相关的单元之间用连接装置如管线彼此相连。在图3中,该集成的系统通过将多段分级机57(图8中的分级机)、第二供料计量器54、振动供料器55和旋风收集器59、60和61经连接装置连接而构成。在图4中该集成系统通过将多段分级机1(图9中的分级机)、供料计量器2、振动供料器3和旋风收集器4、5和6经连接装置连接而构成。
在该系统中,粉末通过适当的装置供入供料计量器2中,并通过振动供料器3和原料供入嘴16以10~350m/sec的速度供入三段分级机1中。由于该三段分级机1通常具有分级室,其尺寸为(10~50cm)×(10~50cm),在0.01~0.1秒或更少的时间内,粉末颗粒即可分级为至少三类,该三段分级机将粉末分级为三类:大(粗)、中和小。大颗粒通过输出管11a被输送至旋风收集器6中,并返回到机械粉碎机301中。中等颗粒通过输出管12a排出该系统,并用旋风收集器5收集,以便将其用作色调剂。小颗粒通过输出管13a排出系统,并用旋风收集器4收集,以便将其供入熔融和捏合步骤,用于制备由色调剂原料组成的粉状原料,而后再利用或将其废弃。该旋风收集器4、5和6也可作为吸收和减压装置,用于通过原料供入嘴16将粉末吸收到分级室中。优选的是,所得到的大颗粒再次供入第一供料计量器315中,以便使之与粉状原料混合,并用机械粉碎机301再次将其粉碎。
如图3所示,如果从第二供料计量器54供入的细粉碎原料的重量设定为100%,则从多段气流型分级机57再次供入第一供料计量器315的大颗粒(粗颗粒)优选为0~10重量%,更优选为0~5.0重量%,这是出于色调剂生产效率的考虑。如果从多段气流型分级机57再次供入第一供料计量器315的大颗粒(粗颗粒)的量超过10.0重量%,则在机械粉碎机301中的粉末浓度增加,从而使粉碎机上的负荷增加,并且原料过度粉碎,导致色调剂表面损坏并且在机器中易于发生热导致的色调剂熔融。因此如此大量的大颗粒对于增加色调剂产率不利。
如图3所示,从色调剂生产率的角度考虑,更优选的是将由多段气流型分级机57分级的大颗粒(粗颗粒)供入第三供料计量器331,而后供入机械粉碎机301中。如果将由第二供料计量器2供入的细粉碎原料的重量设定为100%,则由多段气流型分级机57得到的并再次供入的大颗粒(粗颗粒)的量优选为0~10.0重量%,更优选为0~5.0重量%,这是出于色调剂产率的考虑。如果由多气流型分级机57再次供入第三供料计量器331的大颗粒(粗颗粒)的量大于10.0重量%,需增加再次供入机械粉碎机301的大颗粒的量,使机械粉碎机301中的粉末浓度增加,导致增加粉碎机上的负荷,并且原料被过度粉碎,因此色调剂表面受损,并且易在机器中发生热导致的色调剂熔融。所以如此大量的大颗粒不利于提高色调剂的产率。
对于该系统,优选的是95~100重量%的粉状原料颗粒能够通过18目(ASTM E-11-61),并且优选其中90~100重量%不能通过100目筛(ASTM E-11-61)。
在该系统中,为了获得具有此种窄粒径分布的色调剂,即其重均粒径为12μm或更小,优选为10μm或更小,并且更优选为8μm或更小。由机械粉碎机细粉碎的原料的重均粒径为4~12μm,更优选为4~10μm,并且粒径小于4.00μm的颗粒量占70数量%或更小,更优选为65数量%或更小,而且粒径为10.08μm或更大的颗粒占25重量%或更小,更优选为20重量%或更小,最优选为15重量%或更小。分级的中等颗粒的重均粒径为5~12μm,更优选为5~10μm,粒径小于4.00μm的颗粒占40数量%或更小,优选为35数量%或更小,并且粒径为10.08μm或更大的颗粒占25重量%或更小,更优选为20重量%或更小,并且最优选为15重量%或更小。
采用本发明色调剂生产方法的系统,在粉碎前不需要第一分级步骤,因此允许粉碎和分级一次进行。本发明的色调剂生产方法用孔径为100μm的TA-ⅡCoulter Counter或Coulter Multi-sizer Ⅱ(由Coulter提供)测量色调剂粒径分布。
本发明优选的机械粉碎机将在下文中描述。这些粉碎机包括HosokawaMicron提供的Inmomizer,Kawasaki Heavy Industries提供的KTM,TurboKogyo提供的涡轮碾磨机优选的这些粉碎机以其原型使用或以其改进型使用。
图5、6和7中的机械粉碎机是本发明优选使用的,因为它们有助于粉碎粉状原料,从而提高效率。
图5、6和7中的机械粉碎机将在下文中描述。图5是用于本发明的机械粉碎机的实施例简图;图6是沿图5中6-6线的简图;并且图7是图5中的转子314的透视图。如图5所示,该粉碎机包括壳体313、夹套316、布料器220、转子314,其表面上具有多道沟槽并以高速旋转,该转子与壳体313内的中心转轴312相连、定子310,其表面与转子314的表面以一定的间隔设置,并提供多道沟槽、用于输入粉碎原料的原料供入口311、以及粉碎后用于输出粉末的原料输出口302。
用上述结构的粉碎机粉碎原料的过程描述如下。
当预定量的粉状原料通过图5中的机械粉碎机的粉末供入口311供入时,粉状颗粒引入粉碎室并立即被具有多道沟槽、表面以高速旋转的转子314和表面上具有多道沟槽的定子310之间产生的冲力、在其后产生的许多超高速涡流、以及由该涡流产生高压振动所粉碎。而后该颗粒通过原料输出口302排出。输送色调剂颗粒的气体经粉碎室、原料输出口302、管道219、旋风收集器229、过滤袋222和吸收过滤器224从系统中排出。对于本发明,粉状原料按照上述方法粉碎,因而可容易地进行所需粉碎,而不增加细颗粒和粗颗粒。
当用粉碎机进行粉碎时,优选使用冷却气发生装置321,使冷却气与粉状原料一起供入机械粉碎机。冷却气优选为0~-18℃。该机械粉碎机优选采用具有夹套结构316,以便冷却粉碎机的内部,并且优选使冷却水(优选防冻的冷却水,如乙二醇)流过粉碎机。而且,由于上述冷却气发生装置和夹套结构。在与粉碎机的粉末入口相通的螺旋形室212中的温度T1优选为0℃或更低更优选为-5℃~-15℃,最优选为-7~-12℃,这是出于色调剂产率考虑。将温度T1设定为优0℃或更低,更优选为-5℃~-15℃,最优选为-7~-12℃,可以防止色调剂表面损坏并且粉状原料可以高效粉碎。由于温度T1在0℃或更高时容易导致色调剂表面受损以及热所造成的色调剂熔融,因此不利于提高色调剂的产率。如果该粉碎机在温度T1为-15℃或更低条件下操作,用于冷却气发生装置321的冷却剂(CFC的替代品)必须更换为CFC。
现在废除使用CFC以保护臭氧层。将CFC用作冷却气发生装置321的冷却剂不利于保护全球环境。
CFC的替代品包括:R134A、R404A、R407C、R410A、R507A以及R717。从节能和安全方面考虑,在这些替代品中,R404A是特别优选的。
冷却水(优选防冻的冷却水,如乙二醇)通过冷却水供入口317输送给夹套并且通过冷却水输出口318排出。
在机械粉碎机中细粉碎的原料通过该粉碎机的后室320和粉末输出口302从粉碎机中排出。从色调剂产率的角度考虑,该后室320中的温度T2优选为30~60℃。将温度T2设定为30~60℃可防止色调剂表面损坏并可高效地粉碎粉状原料。温度T2小于30℃将不利于提高色调剂的性能,因为会发生原料不被粉碎的短路。另一方面,温度T2高于60℃将不利于提高色调剂的产率,因为原料过度粉碎,从而使色调剂表面容易损坏,以及热导致色调剂易在机器中熔融。
当粉状原料由机械粉碎机粉碎时,从色调剂的产率方面考虑,机械粉碎机的螺旋形室212的温度T1和后室320的温度T2之间的温度差ΔT(T2~T1)优选为40~70℃,更优选为42~67℃,最优选为45~65℃。以这种方式设定温度差ΔT,可以防止色调剂表面损坏,从而有效地粉碎粉状原料。温度差ΔT低于40℃将不利于提高色调剂的性能,因为会发生原料不被粉碎的短路。另一方面,温度差ΔT高于70℃将不利于提高色调剂的产率,因为原料将过度粉碎,从而使色调剂表面容易损坏,以及热造成色调剂易在机器中熔融。
从色调剂产率方面考虑,当用机械粉碎机粉碎粉状原料时,粘合树脂的玻璃化转变点(Tg)优选为45~75℃,更优选为55~65℃。螺旋形室212中的温度T1优选为0℃或更低,并且比Tg低60~70℃。将螺旋形室212中的温度T1设定为等于或低于0℃并且比Tg低60~70℃可以防止色调剂表面损坏,从而可有效地粉碎粉状原料。机械粉碎机的后室320中的温度T2优选为比Tg低5~30℃,更优选低10~20℃。将机械粉碎机后室320中的温度T2设定为比Tg低5~30℃,更优选低10~20℃可以防止色调剂表面损坏,从而有效地粉碎粉状原料。
对于本发明,粘合树脂的玻璃化转变点Tg用差示量热仪(DSC测量仪)和DSC-7(Perkin Elmer)在下述条件下测量:
样品:5~20mg,优选为10mg
温度曲线:升温Ⅰ(20~180℃,升温速率10℃/min)
温度降Ⅰ(180~10℃,降温速率10℃/min)
升温Ⅱ(10~180℃,升温速率10℃/min)
Tg在升温Ⅱ过程中测量。
测量方法:将样品放置在铝盘上。另一个铝盘用作参照。在吸热峰之前的基线中点和吸热峰之后的基线中点的连线与差示曲线之间的交叉点给出了玻璃化转变点Tg。
从色调剂产率方面考虑,转子314优选以80~180m/sec,更优选为90~170m/sec,最优选为100~160m/sec的圆周速度旋转。将转子314的圆周速度设定为80~180m/sec,更优选为90~170m/sec,最优选为100~160m/sec可以防止不充分粉碎和过度粉碎的发生,从而高效地粉碎粉状原料。转子的圆周速度小于80m/sec将不利于提高色调剂的性能,因为会发生原料不被粉碎的短路。如果转子314以高于180m/sec的圆周速度旋转,则粉碎机上的负荷增加,并且原料过度粉碎,从而使色调剂表面受损,并且热易造成色调剂在机器中熔融。因此圆周速度高于180m/sec不利于提高色调剂的产率。
转子314和定子310之间的最小间隔优选为0.5~10.0mm,更优选为1.0~5.0mm,最优选为1.0~3.0mm。将转子314与定子310之间的间隔优选设定为0.5~10.0mm,更优选为1.0~5.0mm,最优选为1.0~3.0mm可以防止不充分粉碎和过度粉碎,从而可有效地粉碎粉状原料。转子314和定子310之间的间隔大于10.0mm将不利于提高色调剂的性能,因为会发生原料不被粉碎的短路。另一方面,转子314和定子310之间的间隔小于0.5mm将不利于提高色调剂的产率,因为粉碎机上的负荷增加,并且原料过度粉碎,因此色调剂表面损坏并且热易造成色调剂在机器内熔融。
由于本发明的粉碎方法在粉碎前不需要第一分级,而且由于该方法设计简单不需要大量气体粉碎粉状原料,因此粉碎每千克粉状原料所需的电能与图13所示的常规撞击气流粉碎机相比减少到原来的约1/3。
优选用作本发明色调剂生产方法的分级装置的气流粉碎机将在下文中描述。
图9(简图)所示为本发明所使用的多段气流粉碎机的实施例。
在图9中,侧壁22和G块23形成分级室的一部分,并且分级刃块24和25包括分级刃17和18。G块23的位置可以左右移动。该分级刃17和18可以分别绕轴17a和18a旋转。通过使分级刃旋转,可以改变其端部位置。分级刃块24和25的位置可以移动至右侧或左侧。当分级块24和25移动至右侧或左侧时,象刀刃一样的分级刃17和18移动到右侧或左侧。分级刃17和18将分级室32内的分级区域30分为三部分。
原料供入嘴16位于侧壁22的右侧。在其端部,原料供入嘴16在分级室32内开口,该供入嘴16具有用于引入粉状原料的原料供入口40,高压气体输入嘴41,以及粉状原料供入口42。Coanda块26以一定方式放置,以使其在相应于原料供入嘴16下部正切的方向呈椭圆形。在分级室32中的左侧块27具有位于分级室32右侧的刀刃型气体入口刃19。在分级室32内开口的入口管14和15设置于分级室32的左侧。如图4所示,入口管14和15具有第一气体供入调节装置20、第二气体供入调节装置21和静压力计28和29。
分级刃17和18,G块23以及气体入口刃19的位置根据色调剂的类型、分级颗粒的原料以及所需粒径进行调节。
输出口11、12和13位于分级室每一级的顶部。连接装置如管道与输出口11、12和13连接。每个输出口可具有开/关装置,如阀。
原料供入嘴16由矩形管和锥形管组成。将矩形管的内径与锥形管的最小内径之比设定为20∶1~1∶1,更优选为10∶1~2∶1,这样可以提供良好的输入速度。
在上述多段分级区域中,分级按照下述方式进行。例如,分级室通过至少一个输出口11、12和13减压。由于减压作用,粉末喷射入分级室中,并由流过原料供入嘴16的气流所起到的喷射器的作用下,优选以流速为10~350m/sec分散,该供入嘴具有在分级室内的开口,并且压缩的气体通过压缩气体供入嘴41喷射出。
供入分级室后,粉状颗粒在Coanda块26的Coanda作用下以及气体诸如空气的作用下移动、画出一条曲线。颗粒根据其直径和惯性分级通过分级作用,大颗粒(粗颗粒)被导入气流外部,也就是,分级刃18外侧的第一区;中等尺寸的颗粒被导入分级刃17和18之间的第二区;而小颗粒被导入分级刃17内侧的第三部分。而后,得到的该大、中、小颗粒分别通过输出口11、12和13喷射出。
颗粒分级的位置主要依赖于分级刃17和18的端部相应于Coanda块26下端的位置,在此处粉末流入分级室32中。该位置也受分级气流吸入量和通过原料供入嘴16的粉末流动速度的影响。
本发明的气流型分级机可有效地对色调剂进行分级或对色调剂用着色树脂粉末进行分级,该色调剂用于静电复印技术的成像工艺。
由于采用了图9中在其顶部具有原料供入嘴、原料粉末供入嘴以及压缩气体供入嘴的多段气流型分级机,因此具有分级刃的分级刃块可以重新定位,以改变分级区域形状,与常规气流型分级机相比,该机器的分级精度显著提高。
所有这些加在一起,本发明的色调剂生产方法和生产系统可以高效生产色调剂,其中重均粒径优选为12μm或更小,更优选为10μm或更小,最优选为8μm或更小的颗粒分布是显著的。
本发明的色调剂生产方法优选用于制备静电图像显影用色调剂颗粒。除了含有至少粘合树脂和着色剂的混合物外,还使用磁性粉末、电荷控制剂以及其它添加剂,以便制备静电图像显影用色调剂。乙烯基或非乙烯基热塑性树脂优选用作粘合树脂。将这些材料用混合机充分混合,例如Henschel混合机或球磨机。然后,熔融并用热捏合机捏合,如轧辊、捏合机或挤出机,以便使它们之间相互相容。其次,将颜料或染料分散或溶解在该混合物中。最后,经冷却和固化后,该混合物经粉碎并对颗粒进行分级,以便获得色调剂。对于本发明,将如上所述设计的体系用于粉碎和分级步骤中。
色调剂的组成原料将在下文中描述。作为用于色调剂中的粘合树脂,在包括提供油的设备或热压滚筒定影设备的热压定影设备中的情况下,可用下述色调剂用粘合树脂:苯乙烯的均聚物及其取代衍生物,例如:聚苯乙烯、聚(对氯苯乙烯)、聚乙烯基甲苯等;苯乙烯型共聚物,例如:苯乙烯-对-氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-α-氯甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基乙基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物等;聚氯乙烯;酚醛树脂、变性的天然树脂型酚醛树脂;变性的天然树脂型马来酸基树脂;丙烯酸树脂;甲基丙烯酸树脂;聚醋酸乙烯酯;硅酮树脂;聚酯树脂;聚氨酯;聚酰胺树脂;呋喃树脂;环氧树脂;二甲苯(xylenic)树脂;聚(乙烯醇缩丁醛);香豆酮-茚树脂;以及石油衍生物树脂。
在使用需要用少量或无需用油的热压定影法的情况下或使用热压滚筒定影法的情况下,在这些方法中存在的严重问题是将部分在色调剂图像载体元件上形成的色调剂图像转印到滚筒上(这被称作污损现象),以及色调剂图像载体元件上的色调剂粘合强度方面的问题。在储存过程中或在显影仪中,由于需用少量热能定影的色调剂一般会导致堵塞或结块,这些问题也必须考虑。色调剂粘合树脂的物理性能与那些现象最为相关,并且根据本发明人的研究发现,如果色调剂中的磁性原料的含量下降,在定影时色调剂和色调剂图像载体之间的粘合强度会增加,但是污损现象容易发生,并且堵塞和结块现象也容易发生。因此,在采用基本上无需油的热压滚筒定影法时,选择粘合树脂就尤为重要。优选的粘合树脂,例如:交联的苯乙烯型共聚物或交联的聚酯。
乙烯基单体可用作苯乙烯共聚物的苯乙烯单体的共聚单体。乙烯基单体的实例包括:具有双键的单羧酸或其取代化合物,例如:丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸辛酯、2-乙基己基丙烯酸酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、和丙烯酰胺;具有双键的二羧酸或其取代化合物,例如:马来酸、马来酸丁酯、马来酸甲酯、和马来酸二甲酯;乙烯基酯,例如:氯乙烯、乙烯基醋酸酯、乙烯基苯甲酸酯、和乙烯基酯;乙烯基酮,例如:乙烯基甲基酮和乙烯基己基酮;乙烯基醚,例如:乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚和乙烯基异丁基醚。它们可单独使用或结合使用。
将具有两个或多个可聚合双键的化合物用作交联剂,并且下述化合物可单独使用或以混合物的形式使用:芳族二乙烯基化合物,例如:二乙烯基苯和二乙烯基萘;具有双键的羧酸酯,例如:二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、和1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯;二乙烯基化合物,例如:二乙烯基苯胺、二乙烯基醚、二乙烯基硫化物和二乙烯基砜;以及具有三个或多个乙烯基基团的化合物。
色调剂优选在该色调剂颗粒中含有电荷控制剂。通过使用电荷控制剂,可控制与显影系统相应的最佳电荷数。特别是在本发明中,粒径分布和电荷可进一步稳定地达到良好的平衡。对于每个粒径范围,通过使用该电荷控制剂,使用于提高图像质量的上述功能独立性和互助补偿性更为清楚。
作为正电荷控制剂,可例举下述物质:用苯胺黑(Nigrosine)和脂肪酸金属盐变性的物质;以及季铵盐,例如:三丁基苄基铵-1-羟基-4-萘磺酸盐和四丁基铵四氟硼酸盐,并且这些化合物可以单独或以两种或多种相互组合的形式使用。其中,特别优选苯胺黑(Nigrosine)型化合物和季铵盐用作电荷控制剂。另外,具有下述通式(1)的单体的均聚物或这种单体与上述可聚合单体的共聚物可作为正电荷控制剂使用,上述可聚合单体例如是:苯乙烯、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。在此种情况下,这些电荷控制剂也具有粘合树脂的功能(全部或部分)。
作为负电荷控制剂的例子,如:有机金属配合物和螯形化合物是有效的,并且它们的实例为:单偶氮金属配合物、乙酰丙酮金属配合物,以及芳族羟羧酸和芳族二羧酸的金属配合物。此外,其它的例子包括:芳族羟羧酸、芳族单或多羧酸、及其金属盐、酸酐、酯和酚的衍生物,例如双酚。
上述电荷控制剂(不具有粘合树脂的功能)优选以细颗粒使用。在此种情况下,电荷控制剂的数均粒径优选为4μm或更小(更优选为3μm或更小)。在色调剂内含有该控制剂的情况下,每100重量份粘合树脂中可加入此种电荷控制剂0.1~20重量份(优选为0.2~10重量份)。
在色调剂为磁性色调剂的情况下,含在磁性色调剂中的该磁性材料包括:氧化铁,例如:磁铁矿、γ-氧化铁、铁氧体和铁过量型铁氧体;金属,例如:铁、钴和镍;这些金属与下述金属的合金,如:铝、钴、铜、铅、镁、锡、锌、锑、铍、铋、镉、钙、锰、硒、钛、钨和矾及其混合物。这些磁性材料的平均粒径优选为0.1~1μm,更优选为0.1~0.5μm,加入到磁性色调剂中的量,相对于100重量份粘合树脂,优选为60~110重量份,更优选为65~100重量份。
作为用于色调剂的着色剂,可使用常规的染料和/或颜料。这些着色剂的例子为:炭黑、酞菁蓝、孔雀蓝、永久红、色淀红、若丹明色淀、汉撒黄、永久黄,以及联苯胺黄。相对于100重量份的粘合树脂,着色剂的含量控制在0.1~20重量份,并且优选为0.5~20重量份,为了使承载定影的色调剂图像的OHP膜具有渗透性,进一步优选不超过12重量份,更优选为0.5~9重量份。
下面,本发明的色调剂将在下文中描述。
本发明的色调剂含有至少粘合树脂和着色剂,其中所述色调剂具有下述特性(ⅰ)~(ⅳ):
(ⅰ)其重均粒径为5μm~12μm;
(ⅱ)不少于90%(基于颗粒数量的累积值)粒径不小于3μm的颗粒,其圆形度“a”不低于0.900,由下述公式(1)给出:
圆形度a=Lo/L (1)
其中Lo代表与颗粒图像具有相同凸起面积的圆形的周长,并且L代表颗粒图像的周长;
(ⅲ)所述色调剂的切割比Z与重均粒径X之间的关系满足下述公式(2):
切割比Z≤5.3×X (2)
其中切割比Z是用下述公式(3)计算得到的值:
Z=(1-B/A)×100 (3)
其中,A为用流动型颗粒图像分析仪测得的所有颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl),B为圆形等效尺寸不小于3μm的测得颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl);以及
(ⅳ)基于圆形度不小于0.950的颗粒的颗粒数Y的累积值和重均粒径X之间的关系满足下述公式(4):
Y≥exp 5.51×X-0.645(4)
其中重均粒径X为5.0~12.0μm。
众所周知,色调剂的形状影响色调剂的各种特性,并且本发明人对粉碎法制备的色调剂的粒径和形状进行了研究,发现在3μm或更大直径的颗粒的圆形度和转印性能以及显影性能(图像质量)以及定影性能之间存在密切的关系。
对于不同粒径的色调剂,为了获得相同的效果,必须在控制色调剂重均粒径和尺寸小于3μm的细颗粒含量的同时一起控制,3μm或更大尺寸的颗粒的圆形度。
也就是,通过在限定色调剂重均粒径和尺寸小于3μm的细颗粒的含量的同时一起限制3μm或更大尺寸颗粒的圆形度,可以获得具有优异转印性能、显影性能(图像质量)以及定影性能的色调剂。
另外,通过以最佳方式使用粉碎和分级系统制备这种色调剂,可以以简单和方便的方法实现上述性能要求,这是以前所不能做到的。
可以用最佳方式制备出本发明色调剂的粉碎和分级系统是如下制备色调剂的系统:熔融和捏合含有至少粘合树脂和着色剂的混合物,冷却得到的捏合混合物,用粉碎机粗粉碎冷却的混合物,引入粉状原料,即将所得到的粗粉碎混合物供入第一供料计量器,通过机械粉碎机的粉末供料入口将预定量的粉末原料从第一供料计量器供入机械粉碎机中(该粉碎机包括至少一个与中心转轴相连的旋转体转子和围绕该转子并与转子的表面以固定缝隙设置的定子,其结构是使该缝隙形成的环形空间保持密封状态),通过高速旋转机械粉碎机的转子来细粉碎粉状原料,从而制备细粉碎原料,其重均粒径为5~12μm,并含有不小于70数量%粒径小于4.00μm的颗粒,并且粒径不小于10.08μm的颗粒含量不小于25体积%,将用所述细粉碎法获得的细粉碎原料从机械粉碎机的粉末输出口排出,并将该原料供入第二供料计量器,将预定量的细粉碎原料从第二供料计量器输入多段气流型分级设备中,该分级设备使用交叉气流和Coanda作用进行粉末的气流分级,在多段气流型分级设备中将细粉碎原料分级为细粉、中等粉末和粗粉,将分级的粗粉与粉状原料混合,将该混合物在上述机械粉碎机中粉碎,并且由分级的中等粉末制备色调剂。
色调剂成为小粒径颗粒会使色调剂颗粒的比表面积增加。色调剂的结块性能和粘合强度因此而增加。其结果是,当色调剂图像由光敏元件上转印到转印材料上时,光敏元件和色调剂之间的粘合强度增强导致转印效率下降。特别是,用常规粉碎法制备的色调剂制品具有不确定的角形形状,并且该趋势变得显著。
换句话说,即使粒径小,通过使粘合强度减小到与普通粒径色调剂的粘合强度相当或更小也可提高转印效率。
当色调剂具有相对较大的粒径时,色调剂颗粒的比表面积降低。所以,与制成较小粒径的色调剂相比,该色调剂与光敏元件之间的粘合强度弱。也就是,当大粒径的色调剂调节到具有与小粒径色调剂相同的圆形度分布时,粘合强度降低作用进一步增强,结果是转印效率提高,但是可能出现另一个问题,例如显影性能和图像质量受损。
另外,当使用具有小粒径的色调剂时,点的再现性优异,但是灰雾和散射现象更为恶化。这可能是因为:由于小颗粒的色调剂由大粒径的相粉碎色调剂制备,在色调剂中细粉和超细粉相互混合并且与大量目标粒径的颗粒共存。毕竟具有不同粒径的色调剂具有不同的电荷承受性能并且每个颗粒的粘合强度均不同。因此,通过使颗粒的直径变小,相反地可以使色调剂的电荷分布扩大。为了控制这些特性和性能,在色调剂颗粒中,通过控制小于3μm的细粉和超细粉的量,控制μ3m或较大尺寸的色调剂颗粒的圆形度分布变得重要起来。
尽管通过对粉碎的色调剂进行反复分级可以获得窄的粒径分布,但是这在现实生产中却难以实现。
最后,根据本发明人的研究,为了避免废色调剂的产生并同时为了获得优异的低温定影性能和高显影性能,在根据粉碎法制备的色调剂情况下,在将色调剂图像从光敏元件上转印到转印材料上的转印过程中,通过提高转印效率来实现上述目的,本发明人业已发现,重要的是色调剂需具有特定的粒径分布和圆形度,并且可以用包括特定粉碎机和特定分级设备相结合的生产设备制备出具有特定粒径分布和圆形度的色调剂。
根据本发明具有特定圆形度的色调剂,希望色调剂具有这样的粒径分布:其中平均粒径为5~12μm并且更优选为5~10μm,而且该颗粒与粒径小于4.00μm的颗粒的比不大于40数量%,更优选为5~35数量%范围内,并且该颗粒与粒径不小于10.08μm的颗粒的比为不小于25体积%,更优选为0~20体积%范围内。
重均粒径超过12μm的色调剂的点再现性受损,并且在制备重均粒径超过12μm的色调剂情况下,从粒径的角度考虑,通过尽可能减少粉碎机中的载荷或增加处理量制备此种色调剂,可以满足上述需要,但是所得到的色调剂为矩形,并且不可能圆到满足所希望的圆形度,而所希望的圆形度分布也难以达到。
重均粒径小于5μm的色调剂,成像中的灰雾严重,并且在制备重均粒径小于5μm的色调剂情况下,制备此种色调剂可通过尽可能提高粉碎机中的载荷或者最大限度地降低处理量来实现,但是其形状难以圆到满足所希望的圆形度,而所希望的圆形度分布也难以实现,而且不能避免产生细粉和超细粉。当小于4.00μm的颗粒超过40数量%时,难以使之具有所希望的圆形度和圆形度分布,其原因与获得重均粒径小于5μm的色调剂相同.当不小于10.08μm的颗粒大于25体积%时,难以使之具有所希望的圆形度和圆形度分布,其原因与获得重均粒径大于12μm的颗粒相同。
所以,根据本发明的色调剂,其重均粒径在5~12μm内,并且含有不大于40数量%粒径不大于4.0μm的颗粒,且含有不大于25体积%粒径不小于10.08μm的颗粒优选的,含有90%或更高的3μm或更大的所述色调剂的颗粒,基于数量计算的累积值,对于具有0.900或更高圆形度(a)的颗粒根据下述公式(1)限定:圆形度a=Lo/L(1)(其中Lo代表与颗粒图像具有相同凸起表面积的圆的周长,L代表颗粒图像的周长);使切割比Z和色调剂重均粒径X之间的关系满足下述不等式(2):切割比Z≤5.3×X(2)[其中,切割比Z是由:在全部被测颗粒中的颗粒密度A(数量/μl),和圆形粒径等于3μm或更大的被测颗粒密度B(数量/μl)计算出的,其中圆形直径用流动型颗粒图像分析仪FPIA-1000测得,由Toa Medical Electronics Co.,Ltd.提供,并基于下述公式(3)计算;Z=(1-B/A)×100(3)];并且使0.950或更高圆形度的颗粒的数量基累积值Y和色调剂重均粒径X之间的关系满足下述不等式(4),Y≥exp5.51×X-0.645(4)(其中,Y定义为具有0.950或更高圆形度的颗粒的累积值,X代表范围为5.0~12.0μm的重均粒径)。
在满足此种圆形度的情况下,色调剂可容易地具有受控的电荷,并且可使该电荷均匀,并可获得高持久性和高稳定性。另外,在满足上述圆形度的情况下,发现转印效率提高。这是因为,在具有上述圆形度的色调剂情况下,由于色调剂颗粒和光敏元件的接触表面积变窄,色调剂和光敏元件之间的粘合强度降低,而且,与用常规撞击型气流粉碎机生产的色调剂相比,由于色调剂颗粒的比表面积降低,因此色调剂颗粒的接触表面积变窄,并且色调剂粉末的松密度变密,而且在定影过程中的传热增加,使定影性能提高。
在颗粒为3μm或更大的上述色调剂含有小于90%(作为基于数量的累积值)0.900或更高的圆形度(a)颗粒的情况下,色调剂颗粒和光敏元件之间的接触表面积宽,因此色调剂颗粒对光敏元件的粘合强度升高,其结果是转印效率不高,并且这不是优选的。
在颗粒为3μm或更大的上述色调剂含有圆形度为0.950或更高(作为基于数量的累积值计算出)的颗粒的情况下,切割比Z与色调剂重均粒径X之间满足下述关系:切割比Z≤5.3×X(优选的,0<切割比Z≤5.3×X),但是不满足数量基累积值Y≥exp5.51×X-0.645,也就是,满足数量基累积值Y<exp5.51×X-0.645,则色调剂易于粘合到定影部件等上并且不能获得足够高的转印效率,而且色调剂的流动性有时受损,所以这不是优选的。
当切割比Z>5.3×X时,表明3μm或更小的颗粒数量大。在此种情况下,即使当颗粒基于数量的累积值Y满足:Y≥exp5.51×X-0.645,由于存在小颗粒而使圆形度不够,而且这不是优选的,因为有些情况下不能获得足够的转印效率。
作为具有按照上述方式限定的圆形度的颗粒的分散标准,可以采用圆形度标准偏差SD,并且本发明色调剂的该圆形度标准偏差SD优选在0.030~0.045范围内。
根据本发明的色调剂,在Coulter Counter TA-Ⅱ型或CoulterMultisizer Ⅱ型仪器上用100μm孔测量色调剂的粒径分布,该仪器由CoulterCo.生产(将在下文中进行详细描述)。色调剂的平均圆形度用于简单地定量说明颗粒的形状,并在本发明中用流动型颗粒图像分析仪FPIA-1000测量,由ToaMedical Electronics Co.,Ltd生产,并且该平均圆形度通过根据下述公式(1)计算测得颗粒的圆形度,并且按照如下述公式(5),将所有被测颗粒的整个圆形度值除以颗粒的总数而得到的计算值确定:
圆形度a=Lo/L(1)(其中Lo代表与颗粒图像具有相同凸起表面积的圆的周长,L代表颗粒图像的周长);
[公式5]
其中平均圆形度从上述公式(1)和(5)计算出并用a表示,每个颗粒的圆形度用a1表示,被测颗粒数用m表示。
圆形度标准偏差SD可以用下述公式(6)计算出。
[公式6]
本发明中的圆形度是色调剂颗粒的粗糙度指数,并且当色调剂为完好的球形时,该圆形度为1.00,但是当表面形状变得非常复杂时,该圆形度变小。在本发明中圆形度分布的SD值是变化指数,并且随着数值减少,该分布变得更窄。
本发明采用FPIA-1000作为测量设备,并且利用一种计算方法来计算平均圆形度和圆形度标准偏差,计算完每个颗粒的圆形度后,根据其圆形度将圆形度为0.4~1.0的颗粒分为61级,并且平均圆形度和圆形度标准偏差由中心值和分界点的频率计算出。然而,用上述计算法计算出的平均圆形度和圆形度标准偏差SD的各个值,与直接使用每个颗粒的圆形度基于上述计算公式计算出的那些平均圆形度值和SD值之间的误差非常小并在实际中可忽略,在数据处理过程中,从加快计算速度和简化计算公式的角度考虑,本发明在利用直接用每个颗粒的圆形度的上述计算公式的概念的同时,敢于采用此种部分修正计算法。
实际测量方法是,在容器中,将0.1~0.5ml作为分散剂的表面活性剂(优选为烷基苯磺酸盐)加入到100~150ml的水(预先从其中除去杂质)中,并进一步加入0.1~0.5g的测量样品。得到其中分散有样品的悬浮液,用超声分散设备进行约1~3分钟的分散处理,以便将分散体的浓度控制在12000~20000颗粒/μl,并用上述流动型颗粒图像分析设备测量粒径大于等于0.60μm且小于159.21μm的颗粒的圆形度分布。即使由于将分散体的浓度控制在12000~20000颗粒/μl而使切割比增加,也可保持该设备的精度。
在手册(1995年6月出版)以及由Toa Medical Electronics Co.,Ltd.出版的FPIA-1000测量设备的操作指南,和日本专利(公开号为8-136439)中描述了该测量方法,其操作方法如下:
样品分散体流过平面的流动通道(沿流动方向变宽)以及薄而透明的流动槽(厚度约200μm)。闪光管和CCD照相机以相互面对的方式安装,同时插入该流动槽,以便形成穿过该流动槽且与该槽的厚度方向成直角的光学通道。当样品分散体在槽中流动时,为了得到颗粒在流动槽中流动的图像,闪光灯以1/30秒的间隔发射光线,其结果是,得到在特定区域平行于流动槽的各个颗粒的二维图像。与每个颗粒的二维图像具有相同表面积的圆的直径计为与该圆相等的直径。每个颗粒的圆形度用上述圆形度计算公式由每个颗粒的二维图像和凸起图像的周长计算出。
优选的,可实现本发明目的的色调剂组成将在下文中描述。
本发明采用的粘合树脂包括乙烯基树脂、聚酯树脂和环氧树脂。其中,由于其充电性能和定影性能,乙烯基树脂和聚酯树脂是优选的。
乙烯基树脂的实例包括如下:苯乙烯衍生物,例如:苯乙烯、邻-甲基苯乙烯、间-甲基苯乙烯、对-甲基苯乙烯、对-甲氧基苯乙烯、对-苯基苯乙烯、对-氯苯乙烯、3,4-二氯苯乙烯、对-乙基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、对-正丁基苯乙烯、对-叔丁基苯乙烯、对-正己基苯乙烯、对-正辛基苯乙烯、对-正壬基苯乙烯、对-正癸基苯乙烯、和对-正二癸基苯乙烯;乙烯的不饱和单烯烃,例如:乙烯、丙烯、丁烯和异丁烯;不饱和多烯,例如:丁二烯;乙烯的卤化物,例如:氯乙烯、1,1-二氯乙烯、溴乙烯、和氟乙烯;乙烯基酯,例如:醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、和苯甲酸乙烯酯;α-亚甲基脂族单羧酸酯,例如:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸十二烷酯、2-乙基己基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸硬脂酰酯、甲基丙烯酸苯酯、二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯、和二乙基氨基乙基甲基丙烯酸酯;丙烯酸酯,例如:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸十二烷酯、2-乙基己基丙烯酸酯、丙烯酸硬脂酰酯、2-氯乙基丙烯酸酯、和丙烯酸苯酯;乙烯基醚,例如:乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、和乙烯基异丁基醚;乙烯基酮,例如:乙烯基甲基酮、乙烯基己基酮、和甲基异丙烯基酮;N-乙烯基化合物,例如:N-乙烯基吡咯、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吲哚、和N-乙烯基吡咯烷酮;乙烯基萘;丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物,例如:丙烯腈、甲基丙烯腈、和丙烯酰胺;α,β-不饱和酸酯;和二元酸的二酯。这些乙烯基单体可以单独或以两种或多种组合的形式使用。
在它们中,形成苯乙烯型共聚物和苯乙烯-丙烯酸共聚物的单体组合是优选的。
另外,如果需要,粘合树脂可以是与交联单体交联的下述聚合物或共聚物。
芳族二乙烯基化合物,如二乙烯基苯和二乙烯基萘;与烷基链键合的二丙烯酸酯化合物,如乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,5-戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯,以及用甲基丙烯酸酯替代这些化合物中的丙烯酸酯后得到的化合物;与含有醚键的烷基链键合的二丙烯酸酯化合物,例如:二甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、聚乙二醇#400二丙烯酸酯、聚乙二醇#600二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯,以及用甲基丙烯酸酯替代这些化合物中的丙烯酸酯后得到的化合物;和与芳基和醚键键合的二丙烯酸酯化合物,例如:聚氧乙烯(2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷二丙烯酸酯、聚氧乙烯(4)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷二丙烯酸酯,以及用甲基丙烯酸酯替代这些化合物中的丙烯酸酯后得到的化合物;聚酯型二丙烯酸酯的实例之一为商品名为MANDA(由Nippon Kayaku Co.,Ltd.生产)的物质。
多官能交联剂的例子为季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、低酯丙烯酸酯、和用甲基丙烯酸酯替代这些化合物中的丙烯酸酯后得到的化合物;以及三烯丙基氰尿酸酯和三烯丙基偏苯三酸酯。
相对于100重量份的其它单体,这些交联剂优选以0.01~10重量份,更优选以0.03~5重量份加入。
从显影性能和耐污损性的角度考虑,在这些交联单体中,芳族二乙烯基化合物(尤其是,二乙烯基苯)和与芳基和含有醚键的链键合的二丙烯酸酯化合物,优选用作色调剂树脂。
在本发明中,根据上述粘合树脂的需要可加入下述化合物:乙烯基单体的均聚物或共聚物、聚酯、聚氨酯、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、松香、变性松香、萜烯树脂、酚醛树脂、脂族或脂环烃树脂、芳族石油衍生的树脂等。
在两种或多种树脂混合并作为粘合树脂使用的情况中,希望将这些具有不同分子量的树脂按照正确的比例进行混合。
在本发明中使用的粘合树脂的玻璃转化温度优选为45~80℃,更优选为55~70℃,并且用GPC测得的分子量分布中,数均分子量(Mn)为2500~50000,重均分子量(Mw)为10000~1000000。
用于乙烯基聚合物或共聚物的粘合树脂的合成方法包括:聚合法,例如:嵌段聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法和乳液聚合法。从单体性能的观点上考虑,在使用羧酸单体或酸酐单体的情况中,嵌段聚合法或溶液聚合法是优选的。
用于合成粘合树脂的方法的例子为:为获得乙烯基共聚物的嵌段聚合法和溶液聚合法,所使用的单体为,例如:二羧酸、二羧酸酐、二羧酸单酯。在溶液聚合法中,在去除溶剂时,通过控制二羧酸和二羧酸单酯的蒸馏条件,来实现部分脱水。通过加热乙烯基共聚物进一步的脱水,该乙烯基共聚物是由嵌段聚合法或溶液聚合法得到的。酸酐的部分酯化也可使用诸如醇的化合物来进行。
相反地,以此种方式获得的乙烯基共聚物可以通过水解作用使酸酐基团开环而部分羧酸化成为二羧酸。
另一方面,由二羧酸单酯单体通过悬浮聚合法或乳液聚合法制备的乙烯基共聚物可以通过热处理或羧酸盐化而脱水,以便通过酸酐基团的水解处理开环形成二羧酸。酸酐的部分开环以及二羧酸的形成可以通过采用制备乙烯基聚合物或共聚物的方法进行,其中用嵌段聚合法或溶液聚合法制备的乙烯基共聚物溶解在单体中,而后通过悬浮聚合法或乳液聚合法进行聚合。聚合时,可向该单体中加入其它树脂,并且所得到的树脂可进行脱水,以便在弱碱性溶液中,通过加热或使酸酐开环和用醇处理的酯化作用而形成酸酐基团。
由于二羧酸单体和二羧酸酸酐单体具有强的反复聚合倾向,下述方法是得到乙烯基共聚物的优选方法之一,其中诸如酸酐和联羧基的官能团随机分散:该方法通过由二羧酸单酯单体用溶液聚合法制备乙烯基共聚物,将该乙烯基共聚物溶解在单体中,而后通过悬浮聚合法制备粘合树脂。通过该方法,在溶液聚合法后,通过控制溶剂蒸馏去除的处理条件,二羧酸单酯部分完全或部分闭环并脱水从而形成酸酐基团。该酸酐基团可以在采用悬浮聚合法的同时水解和开环从而形成二羧酸。
由于在聚合物中存在酸酐基团,这导致羰基的红外吸收峰向比以酸或酯的状态触时的峰更高频率的方向移动,因此可证实酸发生了脱水作用。
由于用该方法制备的粘合树脂包括在分子中均匀分散的羧基、酸酐基团和二羧酸基团,该粘合树脂可为色调剂带来优异的可充电性能。
下述聚酯也是优选的粘合树脂。
该聚酯树脂由45~55摩尔%醇组分和55~45摩尔%酸组分组成。
该醇组分包括:多元醇,例如:乙二醇,丙二醇1,3-丁二醇,1,4-丁二醇,2,3-丁二醇,二甘醇,三甘醇,1,5-戊二醇,1,6-己二醇,新戊二醇,2-乙基-1,3-己二醇,氢化的双酚A,具有下面通式(B)的双酚衍生物,具有下面通式(C)的二醇,甘油,山梨醇,脱水山梨醇等。(B)(在通式中,R指的是亚乙基或亚丙基;x和y分别代表大于或等于1的整数并且x+y的平均值为2~10)(C)(在通式中,R1代表-CH2CH2-,
占全部酸成分的50mol%或更多的二价羧酸包括苯二羧酸和其酸酐例如,邻苯二甲酸,对苯二甲酸,间苯二甲酸和邻苯二甲酸酐;烷基二羧酸或其酸酐例如琥珀酸,己二酸,癸二酸和壬二酸;用6~18个碳的烷基或链烯基取代的琥珀酸衍生物或其酸酐;不饱和二羧酸或其酸酐例如,富马酸,马来酸,柠康酸和衣康酸。具有三价或更高价的羧酸例子包括:偏苯三酸,均苯四酸和二苯甲酮四羧酸或它们的酸酐。
聚酯树脂中,尤其优选的醇成分是具有上述通式(B)的双酚衍生物,尤其优选的酸成分是二羧酸,例如邻苯二甲酸,对苯二甲酸,间苯二甲酸或其酸酐,琥珀酸,正十二碳烯基琥珀酸或其酸酐,富马酸,马来酸和马来酸酐;以及三元羧酸例如,偏苯三酸或其酸酐。
由于所得到的色调剂在定影性能和抗污损性能方面非常优异,因此将由此种酸组分和醇组分制备的聚酯树脂用作热滚筒定影用色调剂的粘合树脂。
该聚酯树脂的酸值优选为90mgKOH/g或更低,更优选为50mgKOH/g或更低,并且该聚酯树脂的OH值优选为50mgKOH/g或更低,更优选为30mgKOH/g或更低这是因为,色调剂的电荷承载性能对环境条件的依赖性随分子链端基数量的增加而增加。
聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为50~75℃,更优选为55~65℃,并且聚酯树脂的数均分子量(Mn)(用GPC测量法测量的分子量分布)优选为1500~50000,更优选为2000~20000,并且重均分子量(Mw)优选为6000~100000,更优选为10000~90000。
基于进一步稳定电荷承载性能考虑,本发明的色调剂可含有电荷控制剂。在色调剂中,相对于100重量份粘合树脂,电荷控制剂的含量优选为0.1~10重量份,更优选为0.1~5重量份,最优选为0.2~5重量份。
下述物质可用作电荷控制剂。
作为使要充电的色调剂具有负电荷的负电荷控制剂,例如,有机金属配合物和螯形化合物是有效的。实例为单偶氮金属配合物、芳族羟基羧酸金属配合物和芳族二羧酸金属配合物。此外,该实例还包括芳族羟基羧酸、芳族单或多羧酸、其金属盐、其酸酐和其酯,以及酚的衍生物如双酚。
作为用于使色调剂带正电荷的正电荷控制剂,可例举苯胺黑(Nigrosine)和苯胺黑的衍生物以及有机季铵盐。
在本发明的色调剂用作磁性色调剂的情况下,向该色调剂中加入的磁性材料为氧化铁或含有其它金属氧化物的氧化铁,诸如:磁铁矿、磁赤铁矿和铁氧体;金属,诸如:Fe,Co和Ni;这些金属与其它金属,如:Al,Co,Cu,Pb,Mg,Ni,Sn,Zn,Sb,Be,Bi,Cd,Ca,Mn,Se,Ti,W和V及其混合物的合金。
特别地,将下述物质用作磁性材料:四氧化三铁(Fe3O4)、三氧化二铁(γ-Fe2O3)、铁锌氧化物(ZnFe2O4)、铁钇氧化物(Y3Fe5O12)、镉铁氧化物(CdFe2O4)、钆铁氧化物(Gd3Fe5O12)、铜铁氧化物(CuFe2O4)、铁铅氧化物(PbFe12O19)、铁镍氧化物(NiFe2O4)、铁铌氧化物(NdFe2O3)、钡铁氧化物(BaFe12O19)、铁镁氧化物(MgFe2O4)、铁锰氧化物(MnFe2O4)、铁镧氧化物(LaFeO3)、铁粉(Fe)、钴粉(Co)和镍粉(Ni)。上述磁性材料可以单独使用或两种或多种结合使用。特别优选的磁性材料是四氧化三铁或γ-三氧化二铁粉末。
这些铁磁材料的平均粒径优选为0.05~2μm,并且在施加的磁场为795.8kA/m条件下,磁性能诸如矫顽力为1.6~12.0kA/m,饱和磁感应强度为50~200Am2/kg(优选为50~100Am2/kg),残余磁感应强度为2~20Am2/kg。
相对于100重量份粘合树脂,本发明色调剂中的磁性材料含量优选为10~200重量份,更优选为20~150重量份。
可将任何适当的颜料或染料作为用于本发明色调剂的非磁性着色剂。下述为颜料的实例:炭黑、苯胺黑、乙炔黑、萘酚黄、汉撒黄、若丹明色淀、茜素色淀、铁红、酞菁蓝、以及阴丹士林蓝,并且相对于100重量份粘合树脂,颜料的含量控制在0.1~20重量份,优选为1~10重量份。下述为染料的实例:蒽醌染料、占吨染料、以及次甲基染料,相对于100重量份粘合树脂,它们的含量优选为0.1~20重量份,更优选为0.3~10重量份。
在本发明中,根据需要,优选向色调剂颗粒中加入一种或多种释放剂,并且下述为剥离剂的实例:
脂族烃蜡,例如低分子量的聚乙烯,低分子量的聚丙烯,微晶蜡,和石蜡;脂族烃蜡的氧化物或它们的嵌段共聚物,例如聚环氧乙烷蜡;主要含有脂肪酸酯的蜡,例如巴西棕榈蜡,sazol蜡,褐煤酸酯蜡;和部分或全部脱氧的脂肪酸酯,例如脱氧的巴西棕榈蜡。其它的例子包括饱和的直链脂肪酸,例如棕榈酸,硬脂酸和褐煤酸;不饱和直链脂肪酸,例如巴西烯酸,桐酸和十八碳四烯酸;饱和醇,例如硬脂醇,芳烷基醇,二十二醇,巴西棕榈醇,蜡醇和蜂花醇;长链烷醇;多元醇,例如山梨醇;脂肪酸酰胺,例如亚油酸酰胺,油酸酰胺和月桂酸酰胺;饱和脂肪酸双酰胺,例如亚甲基双(硬脂酸酰胺),亚乙基双(癸酸酰胺),亚乙基(双月桂酸酰胺)和六亚甲基双(硬脂酸酰胺);不饱和脂肪酸酰胺,例如亚乙基双(油酸酰胺),六亚甲基双(油酸酰胺),N,N’-二油酰基己二酸酰胺和N,N-二油酰基癸二酸酰胺;芳族双酰胺,例如间-二甲苯双(硬脂酸酰胺)和N,N-二硬脂酰基间苯二甲酸酰胺;脂肪酸金属盐(通常称为金属皂),例如硬脂酸钙,月桂酸钙,硬脂酸锌,和硬脂酸镁;与乙烯基单体如苯乙烯和丙烯酸接枝聚合的脂族烃型蜡;脂肪酸的部分酯化制品,如二十二烷酸单酸甘油酯和多元醇;以及氢化脂肪和甘油获得的具有羟基的甲基酯化制品。
相对于100重量份粘合树脂,在色调剂中剥离剂的含量优选为0.1~20重量份,更优选为0.5~10重量份。
这些剥离剂按照常规方法加入粘合树脂中,该方法包括将树脂溶解在溶剂中,而后在加热和搅拌该树脂溶液的同时加入该剥离剂,或者该方法包括在捏合步骤中加入该剥离剂。
在本发明的上述具有特定颗粒分布的色调剂中,特别优选的是,在用示差扫描量热计(DSC)测量色调剂的DSC曲线,升温时的吸热主峰温度优选为60~140℃,更优选为60~120℃,并且在降温时的放热主峰温度优选为60~150℃,更优选为60~130℃。
在本发明的上述具有特定颗粒分布的色调剂中,特别优选的是,用示差扫描量热计(DSC)测量色调剂中蜡的DSC曲线,升温时的吸热主峰温度优选为60~140℃,更优选为60~120℃,并且降温时的放热主峰温度优选为60~150℃,更优选为60~130℃。
为描绘本发明特性而进行的测量用于评估向色调剂或蜡传送的热以及从色调剂或蜡传出的热,并观察其行为,因此应使用内部热量输入补偿型示差扫描量热计,该量热计基于该测量原理可显示高精确度。市场有售的实例为“DSC-7”(商品名),由Perkin-Elmer Corp.制造。此时,样品重量为约10~15mg的色调剂样品,或约2~5mg的蜡样品是适宜使用的。
可以根据ASTM D3418-82进行测量。在测量DSC曲线前,对样品(色调剂或蜡)进行加热以除去其热历史记录,而后分别冷却(降温)并在0℃~200℃的温度范围内以10℃/min的升温速率加热,以便获得DSC曲线。
可以向本发明的色调剂中加入流动性改进剂。与未加入该改进剂之前相比,通过在色调剂颗粒中额外加入该流动性改进剂,能够提高流动性。例如,可使用下述改进剂:氟树脂粉末,如聚偏二氟乙烯细粉和聚四氟乙烯细粉,和经处理的二氧化硅细粉等,例如用湿法制备的二氧化硅和用干法制备的二氧化硅,氧化钛细粉,氧化铝细粉,以及用硅烷偶联剂、钛偶联剂和硅油进行表面处理的这些粉末。
优选的流动性改进剂为通过卤化硅的气相氧化制备的细粉,也就是被称作干法二氧化硅或汽相法二氧化硅。例如,该试剂通过在氢氧焰中四氯化硅的热分解氧化反应制备,其基本反应式为:
二氧化硅和其它金属氧化物的复合细粉可用下述方法制备,在制备过程中,用其它金属卤化物如氯化铝或氯化钛等与卤化硅一起制备。此时二氧化硅包括此种复合粉末。作为平均初始粒径,其粒径优选为0.001~2μm,并且特别优选的是使用平均初始粒径为0.002~0.2μm的二氧化硅细粉。
作为用卤化硅气相氧化法制备的二氧化硅细粉商品,包括以下述商品名出售的制品:AEROSIL (Nippon Aerosil Co.,Ltd) 130
200
300
380
TT600
MOX 170
MOX 80
COK 84Ca-O-SiL (CABOT Co.) M-5
MS-7
MS-75
HS-5
EH-5Wacker HDK N 20 (WACKER-CHEMIE GmbH) V 15
N20E
T 30
T 40
D-C细二氧化硅(Dow Corning Corp.)
Fransol(Fransil Corp.)
另外,通过卤化硅气相氧化法制备上述二氧化硅细粉,并通过处理上述二氧化硅细粉使得到的经处理的二氧化硅细粉的粉末疏水。对于该处理的二氧化硅细粉,特别优选的是用甲醇滴定法测量疏水性能在30~80的经处理的二氧化硅细粉。
作为制备该疏水粉末的方法,用可与二氧化硅细粉反应或能够物理吸附该二氧化硅细粉的有机硅化合物化学处理二氧化硅细粉。优选的方法包括用有机硅化合物处理卤化硅气相氧化法制备的二氧化硅细粉。
作为有机硅化合物可例举的有:六甲基二硅氮烷,三甲基硅烷,三甲基氯硅烷,三甲基乙氧基硅烷,二甲基二氯硅烷,甲基三氯硅烷,烯丙基二甲基氯硅烷,烯丙基苯基二氯硅烷,苄基二甲基氯硅烷,溴代甲基二甲基氯硅烷,α-氯乙基三氯硅烷,ρ-氯乙基三氯硅烷,氯甲基二甲基氯硅烷,三有机甲硅烷基硫醇,三甲基甲硅烷基硫醇,三有机甲硅烷基丙烯酸酯,乙烯基二甲基乙酸基硅烷,二甲基乙氧基硅烷,二甲基二甲氧基硅烷,二苯基二乙氧基硅烷,六甲基二硅氧烷,1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷,1,3-二苯基四甲基二硅氧烷和二甲基聚硅氧烷(它包括在一分子中的2~12个硅氧烷单元以及与末端单元中的Si一个接一个键合的羟基组成)。另外,硅油如二甲基硅氧烷也是可例举的实例。它们可单独或将它们中的两种或多种以组合的形式使用。在本发明中,特别优选用硅油进行处理。
该流动性改进剂的比表面积为30m2/g或更高,更优选为50m2/g或更高可提供所希望的效果,所述的比表面积是用BET法测量氮气吸收而得到的。相对于100重量份的色调剂,向本发明的色调剂中额外加入的该流动性改进剂的含量优选为0.01~8重量份,更优选为0.1~4重量份。
本发明的色调剂可以用本发明的方法制备,其中使用如图5、6和7所示的机械粉碎机和图9所示的多段分级机,上述设备用于图3和4所示的上述设备系统中。
本发明测量物理数据的测量方法将在下文中详细描述。
(1)粒径分布的测量。
为了测量粒径分布,使用Coulter Counter TA-Ⅱ型或CoulterMultisizer Ⅱ型(由Coulter Co.公式制造),并且将界面(由Nikka MachineLtd.制造)以及CX-1个人电脑(由Canon制造)与之连接,以便输出数量分布和体积分布。使用最高级的或一级的氯化钠,制备1%的NaCl溶液作为作为电解液。通过向100~150ml制得的电解液中加入0.1~5ml作为分散剂的表面活性剂(优选为烷基苯磺酸盐)以及再加入2~20mg的待测样品进行测量。所得到的其中溶解有样品的电解液用超声分散设备处理约1~3分钟,以便使之分散。在测量色调剂粒径时,采用100μm的孔,并且在测量无机细粉的粒径时,采用13μm的孔。测量色调剂和无机细粉的体积和数量,以便计算出它们的体积分布和数量分布。然后,由体积分布计算出重均粒径,而且由数字分布和体积分布分别计算出4.00μm或更小的颗粒的数量百分含量,以及10.08μm或更大的颗粒的体积百分含量。该通道的中部限定为每个通道的代表值。下述通道用于色调剂颗粒分布的测量。使用下述13个通道:2.00-小于2.52μm;2.52-小于3.17μm;3.17-小于4.00μm;4.00-小于5.04μm;5.04-小于6.35μm;6.35-小于8.00μm;8.00-小于10.08μm;10.08-小于12.70μm;12.70-小于16.00μm;16.00-小于20.20μm;20.20-小于25.40μm;25.40-小于32.00μm;并且32.00-小于40.30μm。
(2)聚酯树脂酸值的测量方法
酸值定义为中和1g树脂中的羧基所需的氢氧化钾的量mg。因此酸值代表端基的数量。该测量方法将在下文中描述。
将2~10g的样品在200~300ml的锥形瓶中称重,并通过加入约50ml甲醇和甲苯的溶剂混合物使之溶解,其中甲醇∶甲苯=30∶70。如果溶解不完全,可加入少量的丙酮。用0.1%溴百用酚蓝和酚红的混合指示剂,对预先标准化的N/10 KOH-醇溶液进行滴定,以便由KOH-醇溶液的消耗量来计算酸值。
该酸值(mgKOH/G)=KOH(ml)×f×56.1/样品重量(其中参数f代表N/10 KOH的系数)
(3)聚酯树脂的羟值测量方法
羟值根据JIS K 0070-1996中定义的方法进行测量。
预先在200ml锥形瓶中称重2 g的样品,用移液管将5ml乙酸酐/吡啶=1/4的混合溶液加入到锥形瓶中,并进一步用量筒加入25ml吡啶。冷却设备与锥形瓶的口接触,并且在油浴中在100℃反应90分钟。
通过冷却装置加入蒸馏水3ml,而后盛有产物的锥形瓶充分振动并静置10分钟。在与冷却装置接触的同时,该锥形瓶从油浴中取出并逐渐冷却,当温度到达越30℃时,该冷却装置和锥形瓶的瓶口用少量(约10ml)从冷却装置顶部供入的丙酮洗涤。用量筒加入50mlTHF。将酚酞的醇溶液作为指示剂,用N/2KOH-THF和50ml的滴定管(0.1ml标准度量)进行中和滴定。在即将到达中和之前,加入25ml中性醇(甲醇/丙酮=1∶1)溶液,并进行滴定直至溶液变成淡红色。同时进行空白试验。
而后,根据下述公式计算羟值
[公式3]
其中,参数A为羟值(mgKOH/g),
B为当前试验中消耗掉的N/2KOH-THF溶液的ml数,
C为空白试验中消耗掉的N/2KOH-THF溶液的ml数,
f为N/2KOH-THF的滴定度,
S为试样中样品的含量(g),
D为酸值或碱值(加上酸值,减去碱值)
(4)玻璃化转变温度(Tg)的测量
用差示扫描量热计(DSC测量设备)DSC-7(由Parkin ElmerCorporation制造)根据ASTM D3418-82进行测量。
精确称量5~20mg,优选为10mg的待测样品。
将称重的样品置入铝盘中,并使用空铝盘作为对照,在常温、常湿条件下,在测量温度范围30~200℃内,通过以10℃/分钟升温速率升温进行测量。
在升温过程中,在40~100℃的范围内得到吸热峰即主峰。
玻璃化转变温度Tg定义为:出现吸热主峰前后的基线中点的连线与本发明中差示热曲线的交叉点。
(5)粘合树脂原料分子量分布的测量
GPC色谱法的分子量在下述条件下测量。
在40℃将柱固定在加热室中后,在该温度下,以1ml/min的速度使作为溶剂的四氢呋喃(THF)流过该柱。作为样品,使用经辊式捏合机(130℃,15分钟)碾磨的粘合树脂原料。通过注入50~200μl含树脂的样品THF溶液进行测量,该树脂的浓度控制在0.05~0.6重量%。为了计算该样品的分子量,由校准曲线的对数值与计算值之间的关系计算出该样品分子量的分布,该校准曲线是由多种类型的单分散聚苯乙烯标准样品得到的。作为用于形成校准曲线的该标准聚苯乙烯样品,优选至少使用约10种由Pressure Chemical Co.或由Toyo SodaManufacturing Co.,Ltd.制造的标准聚苯乙烯,并且这些聚苯乙烯的分子量为6×102,2.1×103,4×103,1.75×104,5.1×104,1.1×105,3.9×105,8.6×105,2×106,以及4.48×106。用RI(折射指数)检测器作为检测器。
作为柱,为了在103~2×106的分子量范围内进行精确测量,优选结合使用商业出售的聚苯乙烯凝胶柱,例如,可结合由Waters Co.制造的μ-聚苯乙烯型交联共聚物500,103,104,和105,并且优选由Showa Denko K.K.制造的shodexKA-801,802、803,804,805,806,和807。
参考图16说明能够实施本发明成像方法的成像设备的一个实例。
在该图中,506代表作为潜像承载体的转鼓型光敏体,并且该光敏体506包括诸如铝的导电基层以及在其外表面上形成的光敏层作为基本结构层。在图16所示的设备中,光敏元件506以例如200mm/s的圆周转速在图面上以顺时针方向旋转。
512为与作为初始充电装置的接触式充电元件的充电滚筒,其基本结构由金属芯和用含炭黑的环氧氯丙烷橡胶在其外圆周上形成的导电弹性层构成。该充电滚筒512在压力(例如40g/cm的线性压力)作用下压在该光敏元件506的表面上,从而随该光敏元件506的转动而转动。
513为向充电滚筒512施加电压的偏压电源,并且通过向该充电滚筒512施加DC偏压(例如-1.4kV)使该光敏元件506的表面上充有约-700V的极性电压。
其次,通过图像曝光514在该光敏元件506上形成静电潜像,该光敏元件为潜像形成装置,并且该静电潜像用盛在显影设备的漏斗501中的显影剂显影,并逐渐呈现出色调剂图像。504代表作为接触转印元件的转印辊,其基本结构由金属芯以及用含炭黑的乙烯-丙烯-丁二烯共聚物在其外圆周上形成导电弹性层构成。
该转印辊504在压力(例如20g/cm的线性压力)作用下压在该光敏元件506的表面上,并且使之与该光敏元件506以相等的圆周速率和相同的表面运动方向旋转。
作为记录材料507,可使用如A4尺寸的纸张。在向光敏元件506和转印辊504之间送入记录材料507的同时,从偏压输送电源505将诸如与色调剂极性相反的-5kV直流偏压施加给转印辊504,从而将光敏元件506上形成的色调剂图像转印到记录材料507上。因此,在转印时,转印辊504通过记录材料507压在光敏元件506上。
按照上述方式转印有色调剂图像的记录材料507被传送到定影设备408,该设备为定影装置,其基本结构由定影辊508a和压力辊508b组成,在该定影辊508a中具有卤素加热器,该压力辊508b在压力的作用下压在定影辊上,并且该记录材料507从该定影辊508a和压力辊508b之间穿过,以便使色调剂图像在记录材料507上定影,此后,输出作为成像材料的该记录材料。
当色调剂图像以上述方式转印之后,通过用清洁设备510除去粘附杂质如转印后残余的残余色调剂,来清洁和净化光敏元件506的表面,该清洁设备510具有弹性清洁刀片509,该清洁刀片509由聚氨酯橡胶基材制得,并以例如25g/cm的线性压力与光敏元件506相反的方向压在该光敏元件上。而且,在用静电消除曝光设备511消除静电后,通过重复上述步骤反复成像。
可用如图17所示的采用单组分磁性显影剂的显影设备作为上述显影设备。
在图17中,按照箭头B所示的方向旋转静电复印光敏鼓461,它是用于承载按照常规方法形成的静电潜像的潜像承载元件。作为显影剂容纳元件的显影套管468由金属制成的圆柱形管(基体)466和在该管表面上形成的导电涂层467构成。用于搅拌磁性色调剂464的搅拌刀片470安装在图17的漏斗463内。当承载由漏斗463供入的单组分磁性显影剂464时,该搅拌刀片按照箭头A的方向旋转,以便将磁性色调剂464转移到显影部件上,其中显影套管468与光敏鼓461以相互面对的方式设置。磁性滚筒465安装在显影套管468中,以便磁性吸引磁性色调剂464,并使该磁性色调剂464保持在显影套管468上。该磁性色调剂464用摩擦充电法充电,用该方法通过该磁性色调剂464与显影套管468之间的摩擦可使静电潜像显影。
为了限制转印到显影部件上的磁性色调剂464层的厚度,将显影剂层厚度限制元件(限制刀片)462从漏斗463上悬挂下来,以一定的缝隙宽度面对显影套管468设置,该限制元件由铁磁性金属制成,该缝隙宽度例如距离该显影套管468的表面约为200~300μm。通过将磁性滚筒465的磁极N1的磁力会聚到刀片462上,以便在显影套管468上形成磁性色调剂464的薄层。作为刀片462,可以使用具有增强的限制能力的刀刃片或非磁性刀片。
本发明的色调剂可用在非接触性显影设备中,其中在显影套管468上形成的磁性色调剂464薄层的厚度,比显影部件中的显影套管468和光敏鼓461之间最窄的缝隙D还薄,并且还可用于接触型显影设备中,其中在显影部件上的磁性色调剂层的厚度,等于或厚于显影套管468和光敏鼓461之间最窄的缝隙D。为了避免复杂的描述,在下文中例举非接触型显影设备。
为了制备磁性色调剂464,即在上述套管468上的单组分显影剂,通过电源469向显影套管468施加显影偏压。当采用DC电压作为显影偏压时,施加于显影套管468的电压值希望是静电潜像的图像部分(即磁性色调剂464所粘附且可观察到的区域)的电压与本底电压之间的值。另一方面,为了提高显影图像的浓度或改进图像的色调,可以向显影套管468施加交流偏压,从而产生振动电场,在显影部分该电场的方向反复转换。在此种情况下,在显影套管468上优选地施加叠加有DC电压的交流偏压,该DC电压值在上述图像部分的电压与本底电压之间。
色调剂粘在具有较高电位部分和较低电位部分的静电潜像的较高电位部分处,以便观察到图像。在被称作规定显影的情况下,使用充有与该静电潜像极性相反电荷的色调剂,并且该色调剂粘在静电潜像较低电位处,以使图像可视。另一方面,在被称为反转显影的情况下,使用充有与该静电潜像极性相同电荷的色调剂。较高电位和较低电位在此处指的是:电位的绝对值。在任何情况下,通过对显影套管468的摩擦,使磁性色调剂464充电而具有极性,从而使静电潜像显影。
图18是另一个显影设备的另一个实施例的结构图,并且图19也是另一个显影设备的结构图。
在图18和19的显影设备中,弹性板471是由弹性橡胶材料制成,诸如聚氨酯橡胶和硅橡胶;或弹性板471由金属弹性材料制成,诸如磷青铜和不锈钢。该弹性板471用作限制显影套管468上的磁性色调剂464层厚度的元件,并且图18所示的显影设备的特征在于,该弹性板471以与旋转方向相反的方向压向该显影套管468,而图19所示的显影设备的特征在于该弹性板471以与旋转方向相同的方向压向该显影套管468。在上述任一个显影设备中,可以在显影套管468上形成色调剂薄层。图18和19中显影设备的其它结构基本上与图17所示的那些的显影设备相同,并且图18和19中的标号和特征与图17中相同的标号和特征代表相同的元件。
使用上述在显影套管468上形成色调剂层之方法的且与图18和19类似的显影设备可用于下述两种情况,即使用主要含有磁性色调剂的单组分型磁性显影剂的情况,以及使用主要含有非磁性色调剂的单组分型非磁性显影剂的情况。
本发明的设备单元是具有类似图17所示结构的显影单元,该显影单元具有本发明的显影剂承载元件,并以可拆卸的方式与成像设备主体(例如,复印机、激光打印机、传真机)相连。
除了图17中的显影设备外,设备单元可以一定的状态构成,其中该设备单元与一或多个构成元件相结合,该构成元件选自图16所示的鼓状潜像承载元件(光敏鼓)506、包括清洁刀片509的清洁装置510、以及作为初始充电装置的接触式(滚筒)充电装置512。在此种情况下,该设备主体也可包括不是从上述例举的构成元件中选择的用于设备单元的构成元件,例如充电装置和/或清洁装置。
图20示出了作为设备单元的卡盒的一个实例。在下述对卡盒的描述中,图20中所用的相同标号和特征与图16中的成像装置中构成元件的标号和特征具有相同的作用,图17中的显影设备除外。
正如图20所示,该卡盒包括至少一个显影设备和一个与卡盒结合为一体的潜像承载体,此种构成是为了以可拆卸的方式固定到显影设备主体上(例如,复印机激光打印机、传真机)。
在图20所示卡盒的实施方案中,卡盒515作为设备单元举例说明,其中将显影设备、鼓状潜像承载元件(光敏鼓)506、包括清洁刀片509的清洁装置510和作为初始充电装置的接触(滚筒)充电装置512相结合。
在该实施方案中,该显影设备的结构是采用显影刀片642和作为显影剂容器的漏斗463,该漏斗中容纳有含磁性色调剂的单组分显影剂464,并且在电场作用下用显影剂464进行显影,该电场是在显影的同时,通过偏压施加装置向光敏鼓506和显影套管468之间施加显影偏压而产生的。为了更好地进行显影,该光敏鼓506和该显影套管468之间的距离是非常重要的因素。
该卡盒的实施方案已在上文中进行了描述,其中将显影设备、潜像承载元件506、清洁装置510和初始充电装置512相结合制成卡盒,并且作为上述卡盒可以使用任何卡盒,只要使显影设备与卡盒结合成一体即可,例如将显影设备的两个构成元件和潜像承载体相结合可制成卡盒,并且还可以是:显影设备的三个构成元件、潜像承载体和清洁装置;显影设备的三个构成元件、潜像承载体和初始充电装置;以及那些含有附加的其它构成元件的构件。
其次,把本发明如上所述的成像方法用于传真设备的打印机的情况将在下文中描述。在此种情况下,图16中所示的图像曝光514指的是使打印出的接收数据曝光。图21示出了此种情况的成像步骤中的一个实施例的方块图。
控制器531控制读入部件540和打印机539。控制器531整体被CPU 537控制。从图像读入部件540读出的数据通过传输电路533传递到对应区。从该对应区接收到的数据通过接收电路532传递到打印机539。上述图像数据储存在图像存储器536中。打印机控制器538控制打印机539。534代表电话。
通过电话线534接收图像(该图像数据是从与线路相连的远端传来的),由接收电路532解调,而后该图像数据用CPU 537解码,并逐步在存储器536的各个地址下保存。当至少一页图像被保存在存储器536中时,就开始对该页进行记录。该CPU 537从存储器536中读取一页图像数据,并将这一页解码的图像数据发送给打印机控制器538。从CPU 537接收到该一页图像数据后,该打印机控制器538对打印机进行控制,以便将该页图像数据打印出。在打印机539进行记录时,CPU 537接收下一页图像数据。
在传真设备的打印机中,按照上述方式进行图像接收和记录步骤。
如上所述,本发明的色调剂的生产方法提供结构简单的粉碎和分级系统,而且以低能成本操作,并且具有非常低的能耗。
另外,本发明的色调剂制备方法以高的分级和粉碎处理效率以及高的分级产率提供具有窄粒径分布的色调剂,此外,在色调剂生产的分级和粉碎过程中,可有效防止色调剂的熔融、粗化或结块,还可防止色调剂组分对设备的磨损,其结果是可以连续和稳定的生产高质量的色调剂。
而且,与常规技术相比,本发明色调剂的生产方法可以提供用于静电成像的优异的色调剂,该色调剂具有窄范围的粒径,用该色调剂可以低成本稳定的生产出高图像密度、高耐久性并且没有诸如灰雾和不清洁的图像缺陷的优异图像。
特别是,具有窄的粒径分布且重均粒径为12μm或更小的色调剂可以由本发明高效率地生产。而且,还可高效率地生产出具有窄粒径分布且重均粒径为10μm或更小的色调剂。
用本发明的色调剂可以提供高质量的图像。该色调剂具有优异的低温定影性能和高转印效率,并且在转印后能够减少浪费的残余色调剂的量。
[实施例]
本发明将参考下述实施例和比较例作进一步的描述。
[粗粉碎色调剂制品的制备实施例1]
·粘合树脂(聚酯树脂)(Tg62℃,酸值18mgKOH/g,羟值26mgKOH/g,分子量:Mp7500,Mn3200,Mw60000)
:100重量份
·磁性氧化铁(平均粒径0.22μm,在磁场为795.8kA/m测得的性能为Hc9.4kA/m,σs82.5Am2/kg,σr11.5Am2/kg)
:90重量份
·单偶氮金属配合物(负电荷控制剂)
:2重量份
·低分子量乙烯/丙烯共聚物(吸热主峰温度:85.8℃;放热主峰温度:86.3℃)
:3重量份
上述物质用Henschel型的混合机充分混合(FM-75型由Mitsui-MiikChemical Engineering Service Inc.生产),然后用设定在130℃的双螺杆捏合机捏合(PCM-30型由Ikegai Tekko Co.,Ltd.生产)。所得到的捏合混合物经冷却并用锤磨机粗粉碎至1mm或更小尺寸,以获得粉状原料A(粗粉碎制品),它是用于制备色调剂的粉状原料。
[粗粉碎色调剂制品的制备实施例2]
·粘合树脂(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丁基马来酸酯半酯共聚物)(Tg60℃,分子量:Mp11000,Mn6200,Mw210000)
:100重量份
·磁性氧化铁(平均粒径0.22μm,在磁场为795.8kA/m测得的性能为Hc5.2kA/m,σs83.8Am2/kg,σr5.0Am2/kg)
:100重量份
·单偶氮金属配合物(负电荷控制剂)
:2重量份
·低分子量乙烯/丙烯共聚物(吸热主峰温度:85.8℃;放热主峰温度:86.3℃)
:3重量份
上述物质用Henschel型的混合机充分混合(FM-75型由Mitsui-MiikChemical Engineering Service Inc.生产),然后用设定在130℃的双螺杆捏合机捏合(PCM-30型由Ikegai Tekko Co.,Ltd.生产)。所得到的捏合混合物经冷却并用锤磨机粗粉碎至1mm或更小尺寸,以获得粉状原料B(粗粉碎制品),它是用于制备色调剂的粉状原料。
[粗粉碎色调剂制品的生产实施例3]
·粘合树脂(苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)(Tg58℃,分子量:Mp15000,Mn 10000,Mw 300000)
:100重量份
·磁性氧化铁(平均粒径0.23μm,在磁场为795.8kA/m测得的性能为Hc9.0kA/m,σs83.3 Am2/kg,σr11.3 Am2/kg)
:90重量份
·有机季铵盐(正电荷控制剂)
:3重量份
·低分子量乙烯/丙烯共聚物(吸热主峰温度:85.8℃;放热主峰温度:86.3℃)
:3重量份
上述物质用Henschel型的混合机充分混合(FM-75型由Mitsui-MiikChemical Engineering Service Inc.生产),然后用设定在130℃的双螺杆捏合机捏合(PCM-30型由Ikegai Tekko Co.,Ltd.生产)。所得到的捏合混合物经冷却并用锤磨机粗粉碎至1mm或更小尺寸,以获得粉状原料C(粗粉碎制品),它是用于制备色调剂的粉状原料。
<实施例1>
用图4所示的系统,粉碎粉状原料A,并对其颗粒进行分级用Turbo Kogyo生产的筒式碾磨机T-250作为机械粉碎机301。在图5中转子314和定子310之间的间隙设定为1.5mm。转子以115m/sec的圆周速度旋转。
在该实施例中,使用第一供料计量器315,粉状原料或粗粉碎原料以20kg/h的速率被供入机械粉碎机301中,以便将原料粉碎。在用机械粉碎机301进行粉碎后,粉状原料由排风扇224通过旋风器229用吸收气收集,并引入第二供料计量器2。该机械粉碎机入口处的温度为-10℃,而出口处的温度为47℃,出口和入口之间的温度差ΔT为57℃。通过用机械粉碎机301进行粉碎获得的细粉碎原料A的重均粒径为6.6μm,并具有此种窄的粒径分布,其中粒径为4.0μm或更小的占53(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的占5.4(体积)%。
通过用机械粉碎机301进行粉碎获得的细粉碎的原料A首先供入第二供料计量器2,而后通过振动供料器3和原料供入嘴16以22kg/h的速率供入气流型分级机1中,如图9所示。该气流型分级机1用Coanda作用将粉状颗粒分成三种类型,即粗粉、中等粉末和细粉。当细粉碎的原料供入气流型分级机1中时,分级室通过至少一个出口11、12和13用流过该原料供入嘴16的气流的减压作用进行减压,该供入嘴具有在分级室中的开口,并且压缩空气通过压缩空气供入嘴41注入。在0.1sec或更少的时间,该原料即刻被分成三种类型:粗粉G、中等粉末A-1和细粉。该粗粉G用旋风收集器6收集,然后以1.0kg/h的速率供入机械粉碎机301中再次粉碎。
在上述分级步骤中获得的该中等粉末A-1(分级原料)的重均粒径为6.5μm,并具有此种窄的粒径分布,即粒径小于4.0μm的颗粒占20.5(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的占3.8(体积)%。
所得到的中等粉末的量与供入的粉状原料的量之比(分级产率)为83%。
用Henschel混合机,将1.2重量份用二甲基硅油处理过的疏水二氧化硅细粉(BET 300m2/g)加入到100重量份中等粉末A-1中,以获得评估用色调剂(Ⅰ-1)。
所获得的该评估用色调剂Ⅰ-1在升温时的吸热主峰温度为85.7℃,而且在降温时的放热主峰温度为86.2℃。
该色调剂Ⅰ-1的重均粒径为6.5μm并具有此种粒径分布,即粒径小于4.00μm的颗粒占20.7(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的颗粒占3.8(体积)%。
当色调剂Ⅰ-1用FPIA-100进行评估时,发现颗粒的圆形度为0.900或更大的颗粒占96.4(数量)%,而颗粒的圆形度为0.950或更大的占78.1(数量)%。
在将粒径为3μm以下的颗粒除去之前,总颗粒密度A为14709.7颗粒/μl,并且测得的粒径为3μm或更大的颗粒的颗粒密度B为12928.3颗粒/μl。
图14示出了用FPIA-1000获得的粒径分布,圆形度分布和等圆周直径的图。
(评估1)
将330克(330g)评估用色调剂Ⅰ-1置于Canon的NP6350复印机显影设备中,在常温和常湿(23℃/50%)下静置过夜(超过12小时)。测量显影设备的重量,然后将其安装到NP6350中,并且显影套旋转3分钟。评估前,将该设备中的除尘器和废色调剂收集器取出,对其进行称重。使用打印率为6%的测试图表,形成五百(500)个图像,并测量转印率。发现该评估用色调剂Ⅰ-1的转印率为95%。
该转印率用下述公式计算。
转印率(%)={(显影设备重量损失)-[(除尘器重量的增加)+(废色调剂收集器重量的增加)]}/(显影设备重量损失)×100
(评估2)
测量过转印率后,将该复印机和显影设备转移至常温和低湿(23℃/5%)的室内,并静置超过12小时。然后,将该设备安装到NP6350中,并使显影套旋转3分钟。使用打印率为6%的测试图表,形成一千(1000)个图像,并通过观察图表中白色区域中的灰雾以及色调剂在其特征周围分散的程度进行评估。评估水平如下所示。
使用灰雾测量反射计,REFLECTOMETER(Tokyo Denshoku),测量图像白色区域和未使用过的纸的反射比。白色区域和未用过的纸的反射比之间的差异代表灰雾。
(未用过的纸的反射比)-(白色区域的反射比)=灰雾(%)
A:0.5%或更低的灰雾
B:0.5~1.0%的灰雾
C:1.0~1.5%的灰雾
D:1.5~2.0%的灰雾
E:2.0%或更高的灰雾
用放大镜放大图像的特征,以便通过视觉检查确定色调剂在特征周围分散的程度。
A:在特征周围未发现色调剂分散点。
B:在特征周围发现少量色调剂分散点。
C:在特征周围发现色调剂分散点,但是其线条清晰。
D:在特征周围发现许多分散点。
E:在特征周围发现许多分散点,并且线条不清晰。
(评估3)
当在评估2中形成图像后,形成未定影的图像并且在150℃下定影,用CanonNP6350复印机,去掉显影单元并安装上外部驱动器和温度控制器。在测量过图像的密度后,用薄而软的纸擦拭该图像,而后再次测量图像的密度。擦拭前和擦拭后图像密度的差(图像密度下降率)用于进行下述评估。
A:密度下降率为0%。
B:密度下降率小于1%。
C:密度下降率为1%或更高和3%或更低。
D:密度下降率为3%或更高和5%或更低。
E:密度下降率为5%或更高。
<实施例2>
中等粉末A-2用与实施例1相同的方法制备,所不同的是,用图8所示的气流型分级机所获得的中等粉末的量与供入的粉状原料的总量之比(分级产率)为78%。
该中等粉末A-2的粒径列于表2中。
用Henschel混合机将1.2重量份用二甲基硅油处理过的疏水二氧化硅细粉(BET 300m2/g)加入到100重量份中等粉末A-2中,以获得评估用色调剂(Ⅰ-2)。所获得的评估用色调剂Ⅰ-2在升温时的吸热主峰温度为85.7℃,而且在降温时的放热主峰温度为86.2℃。表3给出了色调剂Ⅰ-2的粒径分布和圆形度分布,用FPIA-1000测量。进行与实施例1相同的评估,得到表5所示的结果。
<实施例3~6>
用与实施例1相同的方法制备四种中等粉末B-1、C-1、D-1和E-1(分级原料),所不同的是,粉碎和分级条件变为图4所示的系统。
B、C、D和E这四种细粉和四种中等粉末B-1、C-1、D-1和D-1的粒径如表1和2所示。表4给出了操作条件。
用Henschel混合机,将1.2重量份用二甲基硅油处理过的疏水二氧化硅细粉(BET 300m2/g)加入到100重量份中等粉末B-1、C-1、D-1和E-1的每一种中,以获得四种评估用色调剂(Ⅰ-3)、(Ⅰ-4)、(Ⅰ-5)和(Ⅰ-6)。所有获得的评估用色调剂Ⅰ-3、Ⅰ-4、Ⅰ-5和Ⅰ-6在升温时的吸热主峰温度为85.7℃,而且在降温时的放热主峰温度为86.2℃。
表3给出了这四种评估用色调剂的粒径分布,及其圆形度分布,用FPIA-1000测量。
进行与实施例1相同的评估,得到表5所示的结果。
<比较例1>
用图11所示的系统,粉碎粉状原料A,并对其颗粒进行分级。使用如图13所示的撞击气流粉碎机使用的第一分级装置(该装置由图11中的标号52表示)和第二分级装置(该装置由图11中的标号57表示)分别由图12和8表示。
在图12中,401代表管状主壳体,402代表下部壳体,在该壳体的下部连接有粗粉输出漏斗403。在主壳体401中,形成分级室404。分级室通过安装在分级室404顶部的圆形引导室405和中间凸起的锥形(伞形)上盖406封闭。
在分级室404和引导室405之间的部分沿圆周布置有许多天窗407,以便使粉状原料和供入引导室405的气体在天窗407之间穿过,并以涡流方式进入分级室404。
引导室405的上部是锥形上部壳体413和锥形上盖406之间的空间。
在主壳体401的下部,具有许多沿圆周方向排布的天窗409,通过分级天窗409从外部将导致涡流的分级气体引入分级室404内。
在分级室404的底部具有中间凸起的锥形(伞形)分级板410,以便形成环绕分级板414的粗粉输出口411。粗粉输出槽412与分级板410的中部相连。该槽412的下部弯成L形并置于下部壳体402的侧壁外侧。该槽通过细粉回收装置(诸如:旋风器或尘埃收集器)与吸收盘相连。用该盘,并使用通过天窗409流入分级室404的吸入气体,向分级室404施加吸力,以产生颗粒分级所需的涡流。
在比较例中,将如上设计的气流型分级机用作第一分级装置。当用于色调剂生产的含有粗粉碎原料的气体从供料管408供入引导室405中时,气体从天窗409间以涡流方式从引导室405流入分级室404,从而使气体中的原料分散直至达到均匀的浓度。
在以涡流方式进入分级室404后,粗粉碎的原料在吸入气流中以更强的涡流在分级室下部的天窗409之间流动,该流动是由与细粉输出槽412相连的吸收盘产生的。该原料在作用于其颗粒上的离心力的作用下离心分离,从而分成两种粉末:粗粉和细粉。沿分级室404内侧流动的粗粉从粗粉输出口411和下部漏斗403排出。
向分级板410上部斜面中心移动的细粉从细粉输出槽412排出。
如图12所示,使用台式第一供料计量器121和注射给料器135,粉碎的原料通过供料管408以10.0kg/h的速率被供入气流型分级机,以便通过作用于颗粒上的离心力,用离心分离法对原料进行分级。如图13所示,所获得的粗粉通过撞击气流型分级机的粗粉输出漏斗403和粉碎原料供入口165供入。在用压力为6.0kg/cm2(G)且速率为60Nm3/min的压缩气流粉碎之后,粉碎的原料与通过原料引入部分供入的色调剂粉状原料混合,并返回到气流型分级机中,以便进行闭环粉碎。另一方面,所获得的细粉与吸入气体一起从输出盘引入到如图11所示的第二分级装置57中,并由旋风器131收集。
细粉碎的原料H,其重均粒径为6.7μm,并具有如下粒径分布,即粒径为4.0μm或更小的颗粒占62.2(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的占10.1(体积)%。
用Coanda作用将细粉碎的原料H分级为三类:粗粉、中等粉末H-1和细粉,该原料通过第二供料计量器124和振动供料器125以及喷嘴148和149以13.0kg/h的速率供入气流型分级机中,如图8所示。为了引入该原料,用由系统减压产生的吸力,该系统减压是由与排出口158、159和160相连的旋风收集器129、130和131产生的。所得到的粗粉用旋风收集器129收集,并以1.0kg/h的速率引入撞击气流型粉碎机58中,再次粉碎。
由分级步骤获得的中等粉末H-1(分级原料),其重均粒径为6.6μm,并具有如下粒径分布,即粒径为4.0μm成更小的颗粒占22.2(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的占5.9(体积)%。
所获得的中等粉末的量与供入的粉状原料的总量之比(分级产率)为70%。
用Henschel混合机,将1.2重量份疏水二氧化硅细粉(BET 300m2/g)加入到100重量份中等粉末H-1中,以获得评估用色调剂(Ⅰ-8)。
该色调剂Ⅰ-8的重均粒径为6.6μm,并具有如下粒径分布,即粒径为4.0μm或更小的颗粒占22.4(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的占5.9(体积)%。
当用FPIA-1000对色调剂Ⅰ-8进行评估时,发现圆形度为0.900或更大的颗粒占94.4(数量)%,而圆形度为0.950或更大的占67.9(数量)%。图15所示为用FPIA-1000获得的粒径分布、圆形度分布和等圆周直径的图。
按照与实施例1相同的方法进行评估,得到表5的结果。
<比较例2>
使用图11所示的系统,对粉状原料A进行粉碎和分级。使用如图13所示的撞击气流型粉碎机。与比较例1的情况相同,用图12所示的气流型分级机作为第一分级装置。当粉状原料以8.0kh/h的速率供入时获得的细粉碎的原料Ⅰ,其重均粒径为6.1μm,并具有如下粒径分布,即粒径为4.0μm或更小的颗粒占70.3(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的占7.3(体积)%。
细粉碎的原料以10.0kg/h的速率供入如图8所示的气流型粉碎机中,以便进行原料分级。用旋风收集器129收集所得到的粗粉,并以1.0kg/h的速率将其引入到上述撞击气流型粉碎机58中,再次粉碎。
分级步骤中获得的中等粉末Ⅰ-1(分级原料),其重均粒径为6.1μm,并具有如下粒径分布,即粒径小于4.0μm的颗粒占32.1(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的占3.8(体积)%。
所获得的中等粉末的量与供入的粉状原料的总量之比(分级产率)为65%。
用Henschel混合机,将1.2重量份疏水二氧化硅细粉(BET 300m2/g)加入到100重量份中等粉末Ⅰ-1中,以获得评估用色调剂(Ⅰ-10)。
表3中给出了用FPIA-1000测得的该色调剂的粒径分布及其圆形度分布。
按照与实施例1相同的方法进行评估,从而得到表5的结果。
<实施例7>
中等粉末F-1(分级原料)用与实施例1相同的方法制备,所不同的是,粉碎和分级条件变为图4所示的系统。
细粉F和中等粉末F-1的粒径如表1和2所示。表4给出了体系的操作条件。
所获得的中等粉末的量与供入的粉状原料的总量之比(分级产率)为81%。
用Henschel混合机,将1.2重量份用二甲基硅油处理过的疏水二氧化硅细粉(BET 300m2/g)加入到100重量份中等粉末A-2中,以获得评估用色调剂(Ⅰ-7)。所获得的评估用色调剂Ⅰ-7在升温时的吸热主峰温度为85.7℃,而且在降温时的放热主峰温度为86.2℃。
表3给出了用FPIA-1000测得的该色调剂的粒径分布及其圆形度分布。
(评估4、5和6)
评估设备转换为Canon LBP-930,评估用色调剂(Ⅰ-7)按照与实施例1相同的方法进行评估,从而得到表5所列的结果。
<比较例3>
使用图11所示的系统对粉状原料B进行粉碎和分级使用如图13设计的撞击气流型粉碎机。与比较例1的情况相同,用图12所示的气流型分级机作为第一分级装置。当粉状原料以13.0kg/h的速率供入时获得的细粉碎的原料J,其重均粒径为7.6μm,并具有如下粒径分布,即粒径小于4.0μm的颗粒占61.3(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的占12.1(体积)%。
细粉碎的原料以15.0kg/h的速率引入如图8设计的气流型粉碎机中,以便对该原料进行分级用设计旋风器129收集获得的粗粉,并将其以0.6kg/h的速率引入所示撞击气流型粉碎机58中,再次对其进行粉碎。
分级步骤中获得的中等粉末J-1(分级原料),其重均粒径为7.5μm,并具有如下粒径分布,即粒径小于4.00μm的颗粒占16.6(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的占9.7(体积)%。
所获得的中等粉末的量与供入的粉状原料的总量之比(分级产率)为66%。
用Henschel混合机,将1.2重量份疏水二氧化硅细粉(BET 200m2/g)加入到100重量份中等粉末J-1中,以获得评估用色调剂(Ⅰ-11)。
该色调剂Ⅰ-11的重均粒径为7.5μm,并具有如下粒径分布,即粒径小于4.00μm的颗粒占16.7(数量)%,而粒径为10.8μm或更大的占9.7(体积)%。
表3给出了用FPIA-1000测得的该色调剂的粒径分布及其圆形度分布。
进行与实施例7相同的评估(4、5和6),从而获得表5所列的结果。
<实施例8>
中等粉末G-1(分级原料)用与实施例1相同的方法由粉状原料C制备,所不同的是,粉碎和分级条件变为图4所示的系统。
细粉G和中等粉末G-1的粒径如表1和2所示。表4给出了体系的操作条件。
所获得的中等粉末的量与供入的粉状原料的总量之比(分级产率)为81%。
用Henschel混合机,将1.2重量份用具有氨基团的二甲基硅油处理过的疏水二氧化硅细粉(BET 300m2/g)加入到100重量份中等粉末A-2中,以获得评估用色调剂(Ⅰ-8)。所获得的评估用色调剂Ⅰ-8在升温时的吸热主峰温度为85.7℃,而且在降温时的放热主峰温度为86.2℃。
表3给出了用FPIA-1000测得的该色调剂的粒径分布及其圆形度分布。
(评估7、8和8)
评估设备转换为Canon NP-4080,评估用色调剂(Ⅰ-8)按照与实施例1相同的方法进行评估,从而得到表5所列的结果。
[表1]
在分级前,用Coulter-Multisizer测量细粉碎原料的粒径
样品名 | 重均粒径(μm) | 小于4.00μm(数量%) | 10.08μm或更大体积%) |
A | 6.6 | 53 | 5.4 |
B | 7.5 | 48 | 8.8 |
C | 9.2 | 35 | 19.5 |
D | 5.8 | 60.9 | 2.1 |
E | 12 | 26.4 | 25 |
F | 6.4 | 55 | 5.1 |
G | 7.7 | 46.5 | 10.1 |
H | 6.7 | 62.2 | 10.1 |
I | 6.1 | 70.3 | 7.3 |
J | 7.6 | 61.3 | 12.1 |
[表2]
分级后,用Coulter-Multisizer测量中等粉末的粒径
样品名 | 重均粒径(μm) | 小于4.00μm(数量%) | 10.08μm或更大(体积%) |
A-1 | 6.5 | 20.5 | 3.8 |
A-2 | 6.5 | 21.2 | 4.1 |
B-1 | 7.4 | 15 | 6.6 |
C-1 | 9.1 | 10.2 | 18.4 |
D-1 | 5.9 | 33.1 | 3.1 |
E-1 | 11.6 | 6.6 | 24.3 |
F-1 | 6.4 | 20.8 | 3.4 |
G-1 | 7.7 | 14.5 | 7.2 |
H-1 | 6.6 | 22.2 | 5.9 |
I-1 | 6.1 | 32.1 | 3.8 |
J-1 | 7.5 | 16.6 | 9.7 |
[表3]
用Coulter-Multisizer测量粒径分布并用FPIA-1000测量实施例和比较例中色调剂的圆形度
重均粒径 | 小于4.00μm(数量%) | 10.08μm或更大(体积%) | 0.900或更大(%) | 0.950或更大(%) | 测得的颗粒密度A(数量/μl) | 测得的颗粒密度B(数量/μl) | 切割率Z | ||
实施例1 | Ⅰ-1 | 6.5 | 20.7 | 3.8 | 96.4 | 78.08 | 14709.7 | 12928.3 | 12.1 |
实施例2 | Ⅰ-2 | 6.5 | 21.4 | 4.1 | 95.9 | 77.85 | 15012.6 | 13015.4 | 13.3 |
实施例3 | Ⅰ-3 | 7.4 | 15.2 | 6.6 | 94.66 | 74.58 | 14299.7 | 12068.2 | 15.6 |
实施例4 | Ⅰ-4 | 9.1 | 10.3 | 18.4 | 92.45 | 63.01 | 14932.3 | 9914.3 | 33.6 |
实施例5 | Ⅰ-5 | 5.9 | 33.3 | 3.1 | 97.34 | 80.42 | 12680.3 | 10320.3 | 18.6 |
实施例6 | Ⅰ-6 | 11.6 | 6.7 | 24.3 | 90.06 | 52.41 | 12505 | 6570.7 | 47.5 |
实施例7 | Ⅰ-7 | 6.4 | 20.9 | 3.4 | 96.6 | 79.5 | 14561.3 | 12779.5 | 12.2 |
实施例8 | Ⅰ-8 | 7.7 | 14.7 | 7.2 | 93.55 | 73.45 | 13874.2 | 11987.6 | 13.6 |
比较例1 | Ⅰ-9 | 6.6 | 22.4 | 5.9 | 94.42 | 67.88 | 14427.7 | 11818 | 18.1 |
比较例2 | Ⅰ-10 | 6.1 | 32.3 | 3.8 | 90.14 | 64.21 | 13651.9 | 11008.4 | 19.4 |
比较例3 | Ⅰ-11 | 7.5 | 16.7 | 9.7 | 88.63 | 59.87 | 14335.2 | 12864.1 | 10.3 |
[表4]
实施例和比较例的设备系统、粉碎和分级条件以及产率
系统结构 | 粉碎步骤 | 分级步骤 | ||||||||
粉碎机 | 转子的圆周速率 | 温度T1 | 温度T2 | 温度差ΔT | 供料 | 分级设备 | 供料 | 产率 | ||
实施例1 | 图4 | 图5 | 115 | -10 | 47 | 57 | 20 | 图9 | 22 | 83 |
实施例2 | 图3 | 图5 | 115 | -10 | 47 | 57 | 20 | 图9 | 22 | 78 |
实施例3 | 图4 | 图5 | 110 | -10 | 40 | 50 | 23 | 图9 | 25 | 85 |
实施例4 | 图4 | 图5 | 108 | -10 | 41 | 51 | 30 | 图9 | 33 | 83 |
实施例5 | 图4 | 图5 | 140 | -10 | 53 | 63 | 18 | 图9 | 20 | 78 |
实施例6 | 图4 | 图5 | 100 | -10 | 41 | 51 | 35 | 图9 | 38 | 84 |
实施例7 | 图4 | 图5 | 120 | -10 | 48 | 58 | 20 | 图9 | 22 | |
实施例8 | 图4 | 图5 | 105 | -10 | 38 | 48 | 23 | 图9 | 25 | 81 |
比较例1 | 图11 | 图13 | - | - | - | - | 10 | 图8 | 13 | 70 |
比较例2 | 图11 | 图13 | - | - | - | - | 8 | 图8 | 10 | 65 |
比较例3 | 图11 | 图13 | - | - | - | - | 13 | 图8 | 15 | 66 |
[表5]
实施例和比较例的评估
评估的色调剂 | 转印率(%) | 灰雾 | 散点 | 定影 | |
实施例1 | Ⅰ-1 | 95 | A | A | A |
实施例2 | Ⅰ-2 | 95 | A | A | A |
实施例3 | Ⅰ-3 | 95 | A | A | A |
实施例4 | Ⅰ-4 | 91 | B | B | B |
实施例5 | Ⅰ-5 | 93 | C | C | A |
实施例6 | Ⅰ-6 | 89 | A | A | B |
实施例7 | Ⅰ-7 | 94 | C | C | A |
实施例8 | Ⅰ-8 | 93 | B | B | B |
比较例1 | Ⅰ-9 | 82 | D | D | C |
比较例2 | Ⅰ-10 | 84 | D | D | B |
比较例3 | Ⅰ-11 | 81 | C | C | D |
[粗粉碎色调剂制品的生产实施例4]
·粘合树脂(聚酯树脂)(Tg59℃,酸值20mgKOH/g,羟值30mgKOH/g,分子量:Mp800,Mn2900,Mw53000)
:100重量份
·磁性氧化铁(平均粒径0.20μm,在磁场为795.8kA/m测得的性能为Hc9.1kA/m,σs82.1Am2/kg,σr11.4Am2/kg)
:90重量份
·单偶氮金属配合物(负电荷控制剂)
:2重量份
·低分子量乙烯/丙烯共聚物(吸热主峰温度:85.8℃;放热主峰温度:86.3℃)
:3重量份
上述物质用Henschel型的混合机充分混合(FM-75型由Mitsui-MiikChemical Engineering Service Inc.生产),然后用设定在150℃的双螺杆捏合机捏合(PCM-30型由Ikegai Tekko Co.,Ltd.生产)。所得到的捏合混合物经冷却并用锤磨机粗粉碎至1mm或更小尺寸,以获得粉状原料D(粗粉碎制品),它是用于制备色调剂的粉状原料。
[粗粉碎色调剂制品的生产实施例5]
·粘合树脂(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丁基马来酸酯半酯共聚物)(Tg64℃,分子量Mp13000,Mn6400,Mw240000)
:100重量份
·磁性氧化铁(平均粒径0.22μm,在磁场为795.8kA/m测得的性能为Hc5.1kA/m,σs85.1Am2/kg,σr5.1Am2/kg)
:90重量份
·单偶氮金属配合物(负电荷控制剂)
:2重量份
·低分子量乙烯/丙烯共聚物(吸热主峰温度:85.8℃;放热主峰温度:86.3℃)
:3重量份
上述物质用Henschel型的混合机充分混合(FM-75型由Mitsui-MiikChemical Engineering Service Inc.生产),然后用设定在150℃的双螺杆捏合机捏合(PCM-30型由Ikegai Tekko Co.,Ltd.生产)。所得到的捏合混合物经冷却并用锤磨机粗粉碎至1mm或更小尺寸,以获得粉状原料E(粗粉碎制品),它是用于制备色调剂的粉状原料。
[粗粉碎色调剂制品的生产实施例6]
·粘合树脂(苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)(Tg58℃,分子量:Mp16000,Mn11000,Mw310000)
:100重量份
·磁性氧化铁(平均粒径0.18μm,在磁场为795.8kA/m测得的性能为Hc9.5kA/m,σs83.1Am2/kg,σr11.4Am2/kg)
:90重量份
·有机季铵盐(正电荷控制剂)
:2重量份
·低分子量乙烯/丙烯共聚物(吸热主峰温度:85.8℃;放热主峰温度:86.3℃)
:3重量份
上述物质用Henschel型的混合机充分混合(FM-75型由Mitsui-MiikChemical Engineering Service Inc.生产),然后用设定在150℃的双螺杆捏合机捏合(PCM-30型由Ikegai Tekko Co.,Ltd.生产)。所得到的捏合混合物经冷却并用锤磨机粗粉碎至1mm或更小尺寸,以获得粉状原料F(粗粉碎制品),它是用于制备色调剂的粉状源料。
[粗粉碎色调剂制品的生产实施例7]
·粘合树脂(聚酯树脂)(Tg59℃,酸值20mgKOH/g,羟值30mgKOH/g,分子量:Mp6800,Mn2900,Mw53000)
:100重量份
·磁性氧化铁(平均粒径0.20μm,在磁场为795.8kA/m测得的性能为Hc9.1kA/m,σs82.1Am2/kg,σr11.4Am2/kg)
:90重量份
·单偶氮金属配合物(负电荷控制剂)
:2重量份
·低分子量乙烯/丙烯共聚物(吸热主峰温度:85.8℃;放热主峰温度:86.3℃)
:3重量份
上述物质用Henschel型的混合机充分混合(FM-75型由Mitsui-MiikChemical Engineering Service Inc.生产),然后用设定在150℃的双螺杆捏合机捏合(PCM-30型由Ikegai Tekko Co.,Ltd.生产)。所得到的捏合混合物经冷却并用锤磨机粗粉碎至1mm或更小尺寸,以获得粉状原料D(粗粉碎制品),它是用于制备色调剂的粉状原料。在此种情况下,改变锤磨机的条件,并且得到95~100(重量)%12目(ASTM E-11-61)的粉末以及90~100(重量)%145目(ASTM E-11-61)的粉末,将其作为粉状原料G。
<实施例9>
用图3所示的设备系统对该粉状原料D进行进一步的粉碎和分级。机械粉碎机301采用Turbo Industry Co.,Ltd生产的T-250型涡轮碾磨机,并且如图5所示的转子314和定子310之间的间距控制为1.5mm并且转子314的圆周速度控制在115m/s的条件下进行粉碎操作。
在该实施例中,粉状原料即粗粉碎制品以15kg/h的供料速率通过台式第一供料计量器315供给机械粉碎机301,以便进行粉碎。用机械粉碎机301粉碎的原料在用从气体吸收盘224来的吸收气体输送并引入第二供料计量器54的同时,该原料通过旋风分离器229收集。此时,冷却气体温度为-15℃,在机械粉碎机的涡流室中的温度T1为-10℃,后背室的温度T2为41℃,并且T1和T2之间的温度差ΔT为51℃,Tg-T1为74℃,而且Tg-T2为14℃。用机械粉碎机301粉碎获得的细粉碎制品,其重均粒径为7.4μm,并具有窄的粒径分布,其中粒径小于4.00μm的颗粒占45(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的颗粒占10(体积)%。当操作结束后,在粉碎机内侧未发现熔融物。在粉碎过程中能源消耗量为每1kg色调剂消耗约0.13kwh/kg,这是用如图13所示的常规撞击型气体粉碎机生产色调剂时的1/3倍。
其次,用上述机械粉碎机301粉碎得到的细粉碎制品被供入第二供料计量器54中,并以18kg/h的速度通过振动供料器55和原料供入嘴149送入气流型分级设备57中,该设备具有如图8所示的结构。利用Coanda作用,用气流型分级设备57将粉末分级为三种颗粒尺寸:粗粉、中等粉末和细粉。当将上述粉末供入气流分级设备57中时,分级室的压力通过至少一个排出口158、159和160减压,并且气流在压力供入嘴149流体化,该原料供入嘴具有在分级室内的开口部分,并且采用喷射出压缩气体的高压气体供入嘴。供入的细粉碎制品在0.1秒或更短的时间内被分成三类:粗粉、中等粉末和细粉。本实施例分级的粗粉不供入机械粉碎设备301中。
在上述分级步骤中获得的中等粉末(分级制品),其重均粒径为7.3μm,并具有窄的粒径分布,其中粒径小于4.00μm的颗粒占21(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的占5(体积)%。此时,最终获得的中等粉末的量与供入的粉状原料的总量之比(也就是,分级产率)为80%,并且其结果列于表6中。
<实施例10>
按照与实施例9相同的方法,根据表6描述的方法进行粉碎和分级,所不同的是,用粉状原料E作为粉状原料并且得到表6所列的结果。
<实施例11>
按照与实施例9相同的方法,根据表6描述的方法进行粉碎和分级,所不同的是,用粉状原料F作为粉状原料,并且得到表6所列的结果。
<实施例12>
按照与实施例9相同的方法,根据表6描述的方法进行粉碎和分级,所不同的是,用粉状原料G作为粉状原料,并且得到表6所列的结果。
在本实施例中,粉状原料即粗粉碎制品以10kg/h的供料速率通过台式第一供料计量器315供给机械粉碎机301,以便进行粉碎。在本实施例中,第一供料计量器315的供料速度控制为10kg/h的原因是,在使用粉状原料D的情况下,初始供料量不稳定,而且不能稳定地得到色调剂。导致上述情况发生的原因是,锤磨机的条件发生改变并且此处所使用的粉状原料D控制为含有95~100(重量)%12目(ASTM E-11-61)的颗粒和90~100(重量)%145目(ASTM E-11-61)的颗粒,而且在第一供料计量器的漏斗内侧发生色调剂的不均匀沉积。
在此种情况下,不均匀沉积说明粗颗粒在受限的容器内部分结块(此种情况是在漏斗内侧)并且细粉在其它部分结块。
[表6]
实施例9~12的设备结构和色调剂生产方法的结果
实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | |
设备系统图 | 图3 | 图3 | 图3 | 图3 |
粉碎机图 | 图5 | 图5 | 图5 | 图5 |
分级设备图 | 图8 | 图8 | 图8 | 图8 |
所用粉状原料(18/12m=穿过18/12目;100/145m=不穿过100/145目) | D18m 95-100%100m 90~100% | E18m 95-100%100m 90~100% | F18m 95-100%100m 90~100% | G12m 95-100%145m 90~100% |
树脂的Tg温度(℃) | 59 | 64 | 58 | 59 |
冷却气体温度(℃) | -15 | -15 | -15 | -15 |
夹套冷却 | 使用 | 使用 | 使用 | 使用 |
温度T1(℃) | -10 | -10 | -10 | -10 |
温度T2(℃) | 41 | 50 | 40 | 35 |
温度差ΔT(℃) | 51 | 60 | 50 | 45 |
Tg-T1(℃) | 69 | 74 | 68 | 69 |
Tg-T2(℃) | 18 | 14 | 18 | 24 |
转子的圆周速度(m/s) | 115 | 115 | 115 | 115 |
转于/定子的缝隙(mm) | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
粉碎用供料(kg/hr) | 15 | 15 | 15 | 10 |
分级用供料(kg/hr) | 18 | 18 | 18 | 12 |
细粉碎制品的重均粒径(μm) | 7.4 | 6.9 | 7.2 | 7 |
小于4.00μm的颗粒(数量%) | 45 | 50 | 48 | 51 |
不小于10.08μm的颗粒(%体积) | 10 | 7 | 8 | 8 |
中等粉碎制品的重均粒径(μm) | 7.3 | 6.8 | 7.2 | 7 |
小于4.00μm的颗粒(数量%) | 21 | 19 | 20 | 22 |
不小于10.08μm的颗粒(体积%) | 5 | 2 | 4 | 4 |
返回的粗粉量(%) | 0 | 0 | 0 | 0 |
粉碎用能源消耗(kwh/kg) | 0.13 | 0.13 | 0.13 | 0.11 |
分级产率(%) | 80 | 77 | 79 | 75 |
粉碎机中的熔融物 | 无 | 无 | 无 | 无 |
<实施例13>
用图4所示的设备系统对粉状原料D进行粉碎和分级。机械粉碎机301采用Turbo Industry Co.,Ltd生产的T-250型涡轮碾磨机,并且在如图5所示的转子314和定子310之间的间距控制为1.5mm而且转子314的圆周速度控制在115m/s的条件下进行粉碎操作。
在该实施例中,粉状原料即粗粉碎制品以15kg/h的供料速率通过台式第一供料计量器315供给机械粉碎机301,以便进行粉碎。用机械粉碎机301粉碎的原料在用从气体吸收盘224来的吸收气体输送并引入第二供料计量器2的同时,通过旋风分离器229收集。此时,冷却气体温度为-15℃,在机械粉碎机的涡流室中的温度T1为-10℃,后背室的温度T2为41℃,并且T1和T2之间的温度差ΔT为51℃,Tg-T1为69℃,而且Tg-T2为18℃。用机械粉碎机301粉碎获得的细粉碎制品,其重均粒径为7.4μm,并且具有窄的粒径分布,其中粒径小于4.00μm的颗粒占45(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的颗粒占10(体积)%。当操作结束后,在粉碎机内侧未发现熔融物。此时,在粉碎过程中,能源消耗量为每1kg色调剂消耗约0.13kwh/kg,这是用如图13所示的常规撞击型气体粉碎机生产色调剂时的1/3倍。
其次,用上述机械粉碎机301粉碎得到的细粉碎制品被供入第二供料计量器2中,并以18kg/h的速度通过振动供料器3和原料供入嘴16送入气流型分级设备1中,该设备具有如图9所示的结构。利用Coanda作用,用气流型分级设备1将粉末分级为三种颗粒尺寸:粗粉、中等粉末和细粉。当将上述粉末供入气流分级设备1中时,分级室的压力通过至少一个排出口11、12和13减压,并且气流在压力供入嘴16流体化,该原料供入嘴具有在分级室内的开口部分,并且采用喷射出压缩气体的高压气体供入嘴41。供入的细粉碎制品在0.1秒或更短的时间内被分成三类:粗粉、中等粉末和细粉。本实施例分级的粗粉通过旋风分离器6收集,而后将5(重量)%(基于从第二供料计量器输送来的细粉碎制品计算)的粉末供入第三供料计量器中,并将5(重量)%(基于从第二供料计量器输送来的细粉碎制品计算)的粉末供入上述机械粉碎机301中,并再次粉碎。
在上述分级步骤中获得的中等粉末(分级制品),其重均粒径为7.3μm,并具有窄的粒径分布,其中粒径小于4.00μm的颗粒占15(数量)%,而粒径为10.08μm或更大的占5(体积)%,并且该制品作为用于色调剂的分级制品具有优异的性能。最终获得的中等粉末的量与供入的粉状原料的总量之比(也就是,分级产率)为88%,并且其结果列于表7中。
<实施例14和15>
按照与实施例13相同的方法进行粉碎和分级,所不同的是,粉碎条件变为如表7所示的,并得到表7所列结果。
<实施例16~18>
按照与实施例13相同的方法,根据表7所示条件,进行粉碎和分级,所不同的是,将粉状原料E用作粉状原料,并得到表7所列结果。
<实施例19~21>
按照与实施例13相同的方法,根据表7所示条件,进行粉碎和分级,所不同的是,将粉状原料F用作粉状原料,并得到表7所列结果。
[表7]
实施例13~21的设备结构和色调剂生产方法的结果
实施例13 | 实施例14 | 实施例15 | 实施例16 | 实施例17 | 实施例18 | 实施例19 | 实施例20 | 实施例21 | |
设备系统图 | 图4 | 图4 | 图4 | 图4 | 图4 | 图4 | 图4 | 图4 | 图4 |
粉碎机图 | 图5 | 图5 | 图5 | 图5 | 图5 | 图5 | 图5 | 图5 | 图5 |
分级设备图 | 图9 | 图9 | 图9 | 图9 | 图9 | 图9 | 图9 | 图9 | 图9 |
所用粉状原料(18m=穿过18目100m=不穿过100目) | D18m95~100%100m90~100% | D18m95~100%100m90~100% | D18m95~100%100m90~100% | 18m95~100%100m90~100% | E18m95~100%100m90~100% | E18m95~100%100m90~100% | F18m95~100%100m90~100% | F18m95~100%100m90~100% | F18m95~100%100m90~100% |
树的Tg温度(℃) | 59 | 59 | 59 | 64 | 64 | 64 | 58 | 58 | 58 |
冷却气体温度(℃) | -15 | -15 | -15 | -15 | -15 | -15 | -15 | -15 | -15 |
夹套冷却 | 使用 | 使用 | 使用 | 使用 | 使用 | 使用 | 使用 | 使用 | 使用 |
温度T1(℃) | -10 | -10 | -10 | -10 | -10 | -10 | -10 | -10 | -10 |
温度T2(℃) | 41 | 54 | 31 | 50 | 58 | 34 | 40 | 53 | 32 |
ΔT(℃) | 51 | 64 | 41 | 60 | 50 | 63 | 42 | ||
Tg-T1(℃) | 69 | 69 | 69 | 74 | 74 | 74 | 68 | 68 | |
Tg-T2(℃) | 18 | 5 | 28 | 14 | 6 | 30 | 18 | 5 | 26 |
转子的圆周速度(m/s) | 115 | 115 | 115 | 115 | 115 | 115 | 115 | 115 | 115 |
转子/定子的缝隙(mm) | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
粉碎用供料(kg/hr) | 15 | 20 | 10 | 15 | 20 | 10 | 15 | 20 | 10 |
分级用供料(kg/hr) | 18 | 18 | 18 | 12 | 18 | 18 | 18 | 12 | 12 |
细粉碎制品的重均粒径(μm) | 7.4 | 7.8 | 7 | 6.9 | 7.3 | 6.2 | 7.2 | 7.8 | 6.9 |
小于4.00μm的颗粒(数量%) | 45 | 43 | 52 | 50 | 46 | 54 | 48 | 44 | 51 |
不小于10.08μm的颗粒(体积%) | 10 | 12 | 7 | 7 | 9 | 5 | 8 | 13 | 7 |
中等粉碎制品的重均粒径(μm) | 7.3 | 7.7 | 7 | 6.9 | 7.3 | 6.2 | 7 | 7.7 | 6.9 |
小于4.00μm的颗粒(数量%) | 21 | 12 | 18 | 16 | 13 | 18 | 14 | 13 | 18 |
不小于10.08μm的颗粒(体积%) | 4 | 5 | 3 | 1 | 3 | 1 | 3 | 5 | 2 |
返回的粗粉量(%) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
粉碎用能源消耗(kwh/kg) | 0.13 | 0.15 | 0.11 | 0.13 | 0.15 | 0.11 | 0.13 | 0.15 | 0.11 |
分级产率(%) | 88 | 83 | 82 | 86 | 82 | 83 | 87 | 81 | 82 |
粉碎机中的熔融物 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
<比较例4>
用图11所示的系统对粉状原料D进行粉碎和分级。使用如图13所示的撞击气流粉碎机,并且采用具有图12所示结构的第一分级装置(该装置由图11中的100表示)和第二分级装置(该装置由图11中的122表示)。
在图12中,401代表管状主壳体,402代表下部壳体,在该壳体的下部连接有粗粉输出漏斗403。主壳体401的内侧形成分级室404,并通过安装在分级室404顶部的圆形引导室405和中间凸起的锥形(伞形)上盖406封闭。
在分级室404和引导室405之间的部分沿圆周布置有许多天窗407,并且使粉状原料供入引导室405,并使引入分级室404的气体以涡流形式从天窗407之间穿过。
引导室405的上部包括由锥形上部壳体413和锥形上盖406之间形成的空间。
在主壳体401的下部,安装有许多沿圆周方向排布的天窗409,并且通过分级天窗409从外部将产生涡流的分级气体引入分级室404内。
在分级室404的底部,具有中间凸起的锥形(伞形)分级板410,并且在分级板414周围环绕该板形成粗粉输出口411。细粉输出槽412与分级板410的中部相连。该槽412的下端部弯成L形并置于下部壳体402侧壁外侧。该槽通过细粉回收装置(诸如:旋风分离器或尘埃收集器)进一步与吸收盘相连。以便用该吸收盘向分级室404施加吸力,并使吸入气体经过天窗409的缝隙流入分级室404而产生分级所需的涡流。
气流分级机具有上述结构,并且当将色调剂生产所用的含有粗粉碎制品的气体经供料管408供入引导室405中时,该含有粗粉碎制品的气体经过天窗409的缝隙以涡流方式由引导室405流入分级室404,并以均匀的浓度分散。
粗粉碎制品以涡流方式进入分级室404,同时用吸入气体使其涡流速度增加,该吸入气体是由与细粉输出412槽相连的吸收盘产生的,并流过分级天窗409之间的缝隙。该粗粉碎制品在作用于其颗粒上的离心力的作用下离心分离成粗粉和细粉。并且,在分级室404的外圆周部分形成涡流的粗粉通过粗粉输出口411并经下部漏斗403排出。
向分级板410上部斜面中心移动的细粉从细粉输出槽412排出。
如图12所示,使用台式第一供料计量器121中的注射给料器135,粉碎的原料通过供料管408以13.0kg/h的速率被供入气流分级机(图11中的100)中,并且该分级的粗粉通过粗粉输出漏斗403供入如图13所示的撞击型气流分级机(图11中的128)的目标粉末制品供入口165。并且,用6.0kg/cm2(G)的压缩气体以6.0Nm3/min进行粉碎。而后,当在原料引入部分与供入的色调剂粉碎原料混合时,该粗粉再次循环到气流分级机(图11中的122)中,并进行闭环粉碎,所得到的分级细粉与吸入气体一起从气体排放盘引入图12所示的第二分级装置中,并由旋风分离器131收集。
其结果是,得到分级产率为62%的中等粉末,其重均粒径为6.9μm(其中含有27(数量)%粒径为4.0μm或更小的颗粒,和2(体积)%粒径为10.08μm或更大颗粒)。与之相似,与实施例9和13相比,粉碎效率和分级产率均下降。而且,此时,在粉碎过程中,每1kg色调剂的能源消耗为0.39kwh/kg,这是用本发明图5所示的机械粉碎机进行生产情况下的三倍。其结果如表8所示。
<比较例5>
使用图11所示的设备系统,对粉状原料E进行粉碎和分级。使用如图13所示的撞击型气体粉碎机,并采用图12所示结构的第一分级装置和第二分级装置,在与比较例4相同的设备条件下,进行粉碎。
通过以10.0kg/h的速率供入粉碎的粗原料,以60%的分级产率得到重均粒径为6.1μm的中等粉末(其中含有33(数量)%粒径小于4.00μm的颗粒和1(体积)%粒径为10.08μm或更大的颗粒)。与之相似,与实施例2和8相比,粉碎效率和分级产率均下降。此时,在粉碎过程中,每1kg色调剂的能源消耗为0.35kwh/kg,这是用本发明图5所示的机械粉碎机进行生产情况下的三倍。其结果如表8所示。
<比较例6>
使用图11所示的设备系统,对粉状原料F进行粉碎和分级。使用如图13所示的撞击型气体粉碎机,并采用图12所示结构的第一分级装置和第二分级装置。
以12.0kg/h的速率,用台式第一计供料量器21上的注入供料器135通过供入管408,将该粉碎的原料供入如图12所示的气流分级机中,并且该分级的粗粉通过粗粉输出漏斗403供入如图13所示的撞击型气流分级机的目标粉末制品供料口165,并且用6.0kg/cm2(G)的压缩气体以6.0Nm3/min进行粉碎。而后,当在原料引入部分与供入的色调剂粉碎原料混合时,该粗粉再次循环到气流分级机中,并进行闭环粉碎,所得到的分级细粉与吸入气体一起从气体排放盘引入图12所示的第二分级装置中,并由旋风分离器131收集。
其结果是,得到分级产率为61%的中等粉末,其重均粒径为6.5μm(其中含有28(数量)%粒径小于4.0μm的颗粒,和1.6(体积)%粒径为10.08μm或更大颗粒)。与之相似,与实施例11和19相比,粉碎效率和分级产率均下降。而且,此时,在粉碎过程中,每1kg色调剂的能源消耗为0.37kwh/kg,这是用本发明图5所示的机械粉碎机进行生产情况下的三倍。其结果如表8所示。
[表8]
比较例的设备结构和色调剂生产方法的结果
比较例4 | 比较例5 | 比较例6 | |
设备系统图 | 图11 | 图11 | 图11 |
粉碎机图 | 图13 | 图13 | 图13 |
分级设备图 | 图12 | 图12 | 图12 |
所用粉状原料(18m=穿过18目;100m=不穿过100目) | D18m95~100%100m90~100% | E18m95~100%100m90~100% | F18m95~100%100m90~100% |
树脂的Tg温度(℃) | 59 | 64 | 58 |
粉碎用供料(kg/hr) | 13 | 10 | 12 |
粉碎用气压(kg/cm2) | 6 | 6 | 6 |
细粉碎制品的重均粒径(μm) | 7.1 | 6.3 | 7 |
小于4.00μm的颗粒(数量%) | 50 | 60 | 52 |
不小于10.08μm的颗粒(体积%) | 8 | 6 | 7 |
中等粉碎制品的重均粒径(μm) | 6.9 | 6.1 | 6.5 |
小于4.00μm的颗粒(数量%) | 27 | 33 | 28 |
不小于10.08μm的颗粒(体积%) | 2 | 1 | 2 |
返回的粗粉量(%) | 5 | 5 | 5 |
粉碎用能源消耗(kwh/kg) | 0.39 | 0.35 | 0.37 |
分级产率(%) | 61 | 60 | 62 |
粉碎机中的熔融物 | 无 | 无 | 无 |
[评估方法]
用Henshel型混合机,将1.2重量份疏水二氧化硅细粉(BET 300m2/g)从外部加入到100重量份的分级制品中,该分级制品为从上述实施例9~21以及比较例4~6获得的中等粉末,以制备评估用色调剂Ⅱ-1~Ⅱ-16。所获得的评估用色调剂Ⅱ1-Ⅱ16在升温时的吸热主峰温度为85.7℃,而且在降温时的放热主峰温度为86.2℃。
在实施例11和19~21和比较例6中,使用经具有氨基的二甲基硅油处理过的疏水二氧化硅细粉,并且在实施例9、10、12和13~18以及比较例4和5中,使用经二甲基硅油处理过的疏水二氧化硅细粉。用FPIA-1000测量所获得的色调剂的粒径分布和圆形度分布,结果列于表9中。
用获得的色调剂Ⅱ-1~Ⅱ-16,采用与实施例1相同的评估设备,按照与实施例1相同的方法评估色调剂Ⅱ-1、Ⅱ-4~Ⅱ-7和Ⅱ-14;采用与实施例7相同的评估设备,按照与实施例1相同的方法评估色调剂Ⅱ-2、Ⅱ-8~Ⅱ-10和Ⅱ-15;并且采用与实施例8相同的评估设备,按照与实施例1相同的方法评估色调剂Ⅱ-11~Ⅱ-13和Ⅱ-16。评估结果列于表10中。
[表9]
用Coulter-Multisizer测量粒径分布以及用FPIA-1000测量实施例和比较例中色调剂的圆形度
实施例和比较例 | 色调剂号 | 重均粒径(μm) | 小于4.00μm的颗粒(数量%) | 不小于10.08μm的颗粒(体积%) | 0.900或更大(%) | 0.950或更大(%) | 测得的颗粒密度A(数量/μl) | 测得的颗粒密度B(数量/μl) | 切割率Z |
实施例9 | Ⅱ-1 | 7.3 | 21 | 5 | 96.1 | 76.7 | 14268.4 | 12313.6 | 13.7 |
实施例10 | Ⅱ-2 | 6.8 | 19 | 2 | 95.5 | 73.4 | 14562.2 | 12523.5 | 14.0 |
实施例11 | Ⅱ-3 | 7.2 | 20 | 4 | 95.7 | 75.5 | 13870.7 | 11637.5 | 16.1 |
实施例12 | Ⅱ-4 | 7.0 | 22 | 4 | 96.0 | 76.5 | 14484.8 | 12500.4 | 13.7 |
实施例13 | Ⅱ-5 | 7.3 | 21 | 4 | 96.1 | 76.4 | 13060.7 | 10997.1 | 15.8 |
实施例14 | Ⅱ-6 | 7.7 | 12 | 5 | 92.7 | 63.9 | 12880.2 | 8887.3 | 31.0 |
实施例15 | Ⅱ-7 | 7.0 | 18 | 3 | 95.7 | 74.1 | 14124.5 | 12090.6 | 14.4 |
实施例16 | Ⅱ-8 | 6.9 | 16 | 1 | 95.4 | 73.5 | 13458.0 | 11587.3 | 13.9 |
实施例17 | Ⅱ-9 | 7.3 | 13 | 3 | 96.2 | 76.9 | 13994.9 | 11811.7 | 15.6 |
实施例18 | Ⅱ-10 | 6.2 | 18 | 1 | 95.8 | 73.9 | 13968.8 | 12166.8 | 12.9 |
实施例19 | Ⅱ-11 | 7.0 | 14 | 3 | 96.0 | 76.4 | 13905.1 | 12083.5 | 13.1 |
实施例20 | Ⅱ-12 | 7.7 | 13 | 5 | 93.8 | 68.8 | 13974.2 | 8370.5 | 40.1 |
实施例21 | Ⅱ-13 | 6.9 | 18 | 2 | 95.7 | 73.2 | 14261.0 | 12264.5 | 14.0 |
比较例4 | Ⅱ-14 | 6.9 | 27 | 2 | 94.2 | 70.1 | 13584.7 | 11696.4 | 13.9 |
比较例5 | Ⅱ-15 | 6.1 | 33 | 1 | 90.1 | 65.2 | 14185.7 | 11589.7 | 18.3 |
比较例6 | Ⅱ-16 | 6.5 | 28 | 2 | 93.2 | 68.9 | 13314.3 | 11663.3 | 12.4 |
[表10]
实施例和比较例的评估结果
实施例和比较例 | 色调剂号 | 转印率(%) | 灰雾 | 散射 | 定影 |
实施例9 | Ⅱ-1 | 95 | A | A | A |
实施例10 | Ⅱ-2 | 95 | A | A | A |
实施例11 | Ⅱ-3 | 95 | A | A | A |
实施例12 | Ⅱ-4 | 94 | B | B | B |
实施例13 | Ⅱ-5 | 94 | C | C | A |
实施例14 | Ⅱ-6 | 93 | B | B | B |
实施例15 | Ⅱ-7 | 95 | A | A | B |
实施例16 | Ⅱ-8 | 96 | A | A | B |
实施例17 | Ⅱ-9 | 94 | B | B | B |
实施例18 | Ⅱ-10 | 92 | C | C | A |
实施例19 | Ⅱ-11 | 95 | A | A | B |
实施例20 | Ⅱ-12 | 93 | C | C | A |
实施例21 | Ⅱ-13 | 93 | B | B | B |
比较例4 | Ⅱ-14 | 81 | C | D | C |
比较例5 | Ⅱ-15 | 83 | D | C | C |
比较例6 | Ⅱ-16 | 80 | C | D | C |
Claims (92)
1、一种色调剂,包括
至少一种粘合树脂和着色剂,其中
所述色调剂具有下述特征:
(ⅰ)其重均粒径为5μm~12μm;
(ⅱ)不少于90%,且不小于3μm的颗粒(根据颗粒数的累计值)的圆形度“a”不低于0.900,由下述公式(1)给出:
圆形度a=Lo/L (1)
其中,Lo代表与颗粒图像具有相同凸出面积的圆的周长,L代表颗粒图像的周长;
(ⅲ)上述色调剂的切割比Z和重均粒径X之间的关系满足下述公式(2):
切割比Z≤5.3×X (2)
其中,切割比Z是按照下述公式(3)计算的值:
Z=(1-B/A)×100 (3)
其中,A是所有被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl),用流动型颗粒图像分析仪测量,B是圆形等效尺寸不小于3μm的被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl);以及
(ⅳ)基于圆形度不小于0.950的颗粒的颗粒数量Y的累计值与重均粒径X之间的关系满足下述公式(4):
Y≥exp5.51*X-0.645(4)
其中,重均料径X为5.0~12.0μm。
2、根据权利要求1的色调剂,其中
所述色调剂其粒径小于4.00μm的颗粒的粒径分布不高于40数量%,且粒径不小于10.08μm的颗粒其粒径分布不高于25体积%。
3、根据权利要求1的色调剂,其中
所述色调剂的重均粒径的粒径分布为5~10μm,粒径小于4.00μm的颗粒为5~35数量%,并且粒径不小于10.08μm的颗粒为0~20体积%。
4、根据权利要求1的色调剂,其中
所述色调剂的切割比Z和重均粒径X之间的关系满足下述公式(2’):
切割比Z≤5.3×X (2’)
其中,切割比Z是按照下述公式(3)计算的值:
Z=(1-B/A)×100 (3)
其中,A是所有被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl),用流动型颗粒图像分析仪测量,B是圆形等效尺寸不小于3μm的被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl)。
5、根据权利要求1的色调剂,其中
所述色调剂的圆形度标准偏差(SD)为0.030~0.045μm。
6、根据权利要求1的色调剂,其中
所述粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)为45~80℃。
7、根据权利要求1的色调剂,其中
用凝胶渗透色谱法(GPC)测量分子量分布,所述粘合树脂的数均分子量(Mn)为2500~50000,重均分子量(Mw)为10000~1000000。
8、根据权利要求1的色调剂,其中
所述粘合树脂为聚酯树脂,其酸值不高于90mgKOH/g,并且其羟值不高于50mgKOH/g。
9、根据权利要求1的色调剂,其中
所述粘合树脂含有玻璃化转变温度(Tg)为50~75℃的聚酯树脂。
10、根据权利要求1的色调剂,其中
所述粘合树脂含有聚酯树脂,该聚酯树脂用凝胶渗透色谱法(GPC)测量分子量分布,其数均分子量(Mn)为1500~50000,重均分子量(Mw)为6000~100000。
11、根据权利要求1的色调剂,其中
所述色调剂含有磁性材料作为着色剂。
12、根据权利要求11的色调剂,其中
相对于100重量份的粘合树脂,所述色调剂含有10~200重量份的磁性材料。
13、根据权利要求1的色调剂,其中
所述色调剂含有染料或颜料作为着色剂。
14、根据权利要求13的色调剂,其中
相对于100重量份的粘合树脂,所述色调剂含有0.1~20重量份的所述染料或颜料。
15、根据权利要求1的色调剂,其中
相对于100重量份的粘合树脂,所述色调剂含有0.1~20重量份的释放剂。
16、根据权利要求1的色调剂,其中
所述色调剂含有流动性改进剂作为额外添加剂。
17、根据权利要求1的色调剂,其中
所述色调剂含有疏水二氧化硅微粉作为流动性改进剂。
18、根据权利要求1的色调剂,它是通过下述方法制备的,该方法包括熔融捏合步骤,细粉碎步骤和分级步骤,这些步骤包括
熔融捏合至少含有所述粘合树脂和着色剂的一种混合物,
冷却得到的捏合制品后,用碾磨装置粗粉碎该冷却的制品,
将由所得到的粗粉碎制品组成的粉状原料供入第一供料计量器,而后从该第一供料计量器中将预定量的粉状原料供入机械粉碎机中,其中该机械粉碎机至少具有一个由安装在中心转轴上的旋转体组成的转子,以及一个围绕该转子以距离该转子表面一定的间隔设置的定子,并使该转子和该定子之间以特定间隔形成的环状空间处于气密状态,使该机械粉碎机的转子高速旋转,以便细粉碎该粉状原料,从而制备出细粉碎制品,其重均粒径为5~12μm,并且粒径为4.00μm或更小的颗粒占70数量%,粒径为10.08μm或更大的颗粒占25体积%,并由该细粉碎制品生产色调剂。
19、根据权利要求18的色调剂,其中该方法还包括下述步骤:
从机械粉碎机中输出该细粉碎的制品,并且将其供入第二供料计量器中,然后从该第二供料计量器中将预定量的细粉碎制品输送到多段气流分级机中,用横向气流和Coanda作用对该粉末进行分级,
将该细粉碎制品至少分级成细粉、中等粉末和粗粉,以及
将如此分级的粗粉与上述粉状原料混合,将所得到的混合物供入上述多段气流分级机中进行粉碎,并且由分级的中等粉末制备该色调剂。
20、根据权利要求18的色调剂,其中
所述多段气流分级机在其顶部具有原料供入嘴、原料粉末供入嘴以及高压气体供入嘴,并且具有带分级刃的分级刃块,其中分级刃块可以改变其位置,以便改变分级区域的形状。
21、一种色调剂的制备方法,包括下述步骤:
熔融捏合至少含有粘合树脂和着色剂的一种混合物,以获得捏合制品;
使得到的捏合制品冷却,然后用碾磨装置粗粉碎该冷却的制品,以得到粗粉碎的制品;
将所得到的粉碎制品的粉状原料供入第一供料计量器,并从所述第一供料计量器中将预定量的粉状原料供入机械碾磨机中,其中所述机械碾磨机至少具有一个安装在中心转轴上的转子,以及一个围绕该转子以距离所述转子表面维持恒定间距设置的定子,并具有供入粉状原料的粉末入口和供研磨粉末输出的粉末出口,并且其结构为使保持间距而形成的环状空间处于气密状态;
通过使所述机械碾磨机的转子高速旋转精细地粉碎该粉状原料来得到细粉碎的制品;
从机械碾磨机中输出该细粉碎的制品,并且将其供入第二供料计量器中,以便从所述第二供料计量器中将预定量的细粉碎制品输送到多段气流分级机中,用横向气流和Coanda作用对该粉末进行分级;以及
在上述多段气流分级机中,将该细粉碎的制品至少分级成细粉、中等粉末和粗粉;
其中分级的粗粉与粉碎步骤中供入机械碾磨机中的所述粉状原料混合,并且该色调剂由分级的中等粉末制得。
22、根据权利要求21的方法,其中
所述多段气流分级机在其顶部具有原料供入嘴、原料粉末供入嘴以及高压气体供入嘴,并且在该多段气流分级机内部具有带分级刃的分级刃块,其中分级刃块可以改变其位置,以便改变分级区域的形状。
23、根据权利要求21的方法,其中
所述粉状原料与冷风一起供入机械碾磨机中。
24、根据权利要求23的方法,其中
所述冷风的温度为0~-18.0℃。
25、根据权利要求21的方法,其中
所述机械碾磨机具有用于冷却该机器内部的冷却装置。
26、根据权利要求21的方法,其中
所述机械碾磨机包括用于冷却该机器内部的夹套,并且粉碎粉状原料,同时使冷却水在夹套内流动。
27、根据权利要求21的方法,其中
所述机械碾磨机具有粉末供入口和与所述粉末供入口相连的螺旋形室,所述螺旋形室的室温T1为不高于0℃。
28、根据权利要求27的方法,其中
所述机械碾磨机的螺旋形室的室温T1为-5~-15℃。
29、根据权利要求27的方法,其中
所述机械碾磨机的螺旋形室的室温T1为-7~-12℃。
30、根据权利要求28的方法,其中
在所述机械碾磨机内制备的细粉碎制品从粉末输出口通过该机械碾磨机的后背室排出该机器,并且所述后背室的室温T2为30~60℃。
31、根据权利要求30的方法,其中
所述室温T2与所述室温T1之间的温度差ΔT(T2-T1)为30~80℃。
32、根据权利要求30的方法,其中
所述室温T2与所述室温T1之间的温度差ΔT(T2-T1)为35~75℃。
33、根据权利要求30的方法,其中
所述室温T2与所述室温T1之间的温度差ΔT(T2-T1)为37~72℃。
34、根据权利要求21的方法,其中
该粉状原料通过18目筛的颗粒占95~100重量%,不过100目筛的颗粒占90~100重量%。
35、根据权利要求21的方法,其中
用所述机械碾磨机细粉碎该粉状原料以获得细粉碎制品,该细粉碎制品的重均粒径为4~10μm,并且料径小于4.00μm的颗粒占不高于70数量%,而且粒径不小于10.08μm的颗粒占不高于20体积%,并且用多段气流分级机制备的所述细粉碎制品中,中等粉末的重均粒径为5~12μm,并且粒径小于4.00μm的颗粒占不高于40数量%,而且料径不小于10.08μm的颗粒占不高于25体积%。
36、根据权利要求21的方法,其中
用所述机械碾磨机细粉碎该粉状原料以获得细粉碎制品,该细粉碎制品的重均粒径为4~10μm,并且粒径小于4.00μm的颗粒占不高于70数量%,而且粒径不小于10.08μm的颗粒占不高于20体积%,并且用多段气流分级机制备的所述细粉碎制品中,中等粉末的重均粒径为5~10μm,并且粒径小于4.00μm的颗粒占不高于40数量%,而且粒径不小于10.08μm的颗粒占不高于20体积%。
37、根据权利要求21的方法,其中
基于由第二供料计量器供入的细粉碎制品的重量计,所述粗粉的分级率为0~10.0重量%,并且将0~10.0重量%分级的粗粉供入到第一供料计量器中。
38、根据权利要求21的方法,其中
基于由第二供料计量器供入的细粉碎制品的质量计,所述粗粉的分级率为0~10.0重量%,并且将0~10.0重量%分级的粗粉供入到第三供料计量器中。
39、根据权利要求21的方法,其中
进行温度控制以使所述粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)为45~75℃,并且机械碾磨机螺旋形室的室温T1不高于0℃,并且比所述粘合树脂的Tg低60~75℃。
40、根据权利要求21的方法,其中
进行温度控制以使所述粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)为45~75℃,并且机械碾磨机后背室的室温T2比所述粘合树脂的Tg低5~30℃。
41、根据权利要求21的方法,其中
所述转子的圆周转速为80~180m/sec并且转子和定子之间的最小间隙为0.5~10.0mm。
42、一种成像方法,包括:
充电步骤,用于给潜像承载体充电;
潜像形成步骤,以在充电的潜像承载体上形成静电潜像;
显影步骤,以用色调剂使上述静电潜像显影并形成色调剂图像;
转印步骤,以将该显影的色调剂图像通过中间转印元件转印到记录材料上或通过其它方法直接转印到记录材料上;以及
定影步骤,以将转印到记录材料上的该色调剂图像通过定影装置固定到上述记录材料上:
其中,所述色调剂至少含有一种粘合树脂和着色剂,并具有下述特征(ⅰ)~(ⅳ):
(ⅰ)其重均粒径为5μm~12μm;
(ⅱ)不少于90%,且不小于3μm的颗粒(根据颗粒数的累计值)的圆形度“a”不低于0.900,由下述公式(1)给出:
圆形度a=Lo/L (1)
其中,Lo代表与颗粒图像具有相同凸出面积的圆的周长,L代表颗粒图像的周长;
(ⅲ)所述色调剂的切割比Z和重均粒径X之间的关系满足下述公式(2):
切割比Z≤5.3×X (2)
其中,切割比Z是按照下述公式(3)计算的值
Z=(1-B/A)×100 (3)
其中,A是所有被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl),用流动型颗粒图像分析仪测量,B是圆形等效尺寸为不小于3μm的被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl);以及
(ⅳ)基于圆形度不小于0.950的颗粒的颗粒数量Y的累计值与重均粒径X之间的关系满足下述公式(4):
0.950Y≥exp5.51*X-0.645(4)
其中,该重均粒径X为5.0~12.0μm。
43、根据权利要求42的方法,其中
所述色调剂其粒径小于4.00μm的颗粒的粒径分布不高于40数量%,且粒径不小于10.08μm的颗粒其粒径分布不高于25体积%。
44、根据权利要求42的方法,其中
所述色调剂的重均粒径的粒径分布为5~10μm,粒径小于4.00μm的颗粒为5~35数量%,并且粒径不小于10.08μm的颗粒为0~20体积%。
45、根据权利要求42的方法,其中
所述色调剂的切割比Z和重均粒径X之间的关系满足下述公式(2’):
切割比Z≤5.3×X (2’)
其中,切割比Z是按照下述公式(3)计算的值;
Z=(1-B/A)×100 (3)
其中,A是所有被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl),用流动型颗粒图像分析仪测量,B是圆形等效尺寸不小于3μm的被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl)。
46、根据权利要求42的方法,其中
所述色调剂的圆形度标准偏差(SD)为0.030~0.045μm。
47、根据权利要求42的方法,其中
所述粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)为45~80℃。
48、根据权利要求42的方法,其中
用凝胶渗透色谱法(GPC)测量分子量分布,所述粘合树脂的数均分子量(Mn)为2500~50000,重均分子量(Mw)为10000~1000000。
49、根据权利要求42的方法,其中
所述粘合树脂为聚酯树脂,其酸值不高于90mgKOH/g,并且其羟值不高于50mgKOH/g。
50、根据权利要求42的方法,其中
所述粘合树脂含有玻璃化转变温度(Tg)为50~75℃的聚酯树脂。
51、根据权利要求42的方法,其中
所述粘合树脂含有聚酯树脂,该聚酯树脂用凝胶渗透色谱法(GPC)测量分子量分布,其数均分子量(Mn)为1500~50000,重均分子量(Mw)为6000~100000。
52、根据权利要求42的方法,其中
所述色调剂含有磁性材料作为着色剂。
53、根据权利要求52的方法,其中
相对于100重量份的粘合树脂,所述色调剂含有10~200重量份的磁性材料。
54、根据权利要求42的方法,其中
所述色调剂含有染料或颜料作为着色剂。
55、根据权利要求54的方法,其中
相对于100重量份的粘合树脂,所述色调剂含有0.1~20重量份的所述染料或颜料。
56、根据权利要求42的方法,其中
相对于100重量份的粘合树脂,所述色调剂含有0.1~20重量份的释放剂。
57、根据权利要求42的方法,其中
所述色调剂含有流动性改进剂作为额外添加剂。
58、根据权利要求42的方法,其中
所述色调剂含有疏水二氧化硅微粉作为流动性改进剂。
59、根据权利要求42的方法,它是通过下述方法制备的,该方法包括熔融捏合步骤,细粉碎步骤和分级步骤,这些步骤包括:
熔融捏合至少含有粘合树脂和着色剂的一种混合物,
冷却得到的捏合制品后,用碾磨装置粗粉碎该冷却的制品,
将由所得到的粗粉碎制品组成的粉状原料供入第一供料计量器,而后从该第一供料计量器中将预定量的粉状原料供入机械粉碎机中,其中该机械粉碎机至少具有一个由安装在中心转轴上的旋转体组成的转子,以及一个围绕该转子以距离该转子表面一定的间隔设置的定子,并使该转子和该定子之间以特定间隔形成的环状空间处于气密状态,使该机械粉碎机的转子高速旋转,以便细粉碎该粉状原料,从而制备出细粉碎制品,其重均粒径为5~12μm,并且粒径为4.00μm或更小的颗粒占70数量%,粒径为10.08μm或更大的颗粒占25体积%,并由该细粉碎制品生产色调剂。
60、根据权利要求42的方法,其中该方法还包括下述步骤:
从机械粉碎机中输出该细粉碎的制品,并且将其供入第二供料计量器中,然后从该第二供料计量器中将预定量的细粉碎制品输送到多段气流分级机中,用横向气流和Coanda作用对该粉末进行分级,
将该细粉碎制品至少分级成细粉、中等粉末和粗粉,以及
将如此分级的粗粉与上述粉状原料混合,将所得到的混合物供入上述多段气流分级机中进行粉碎,并且由分级的中等粉末制备该色调剂。
61、根据权利要求59的方法,其中
所述多段气流分级机在其顶部具有原料供入嘴、原料粉末供入嘴以及高压气体供入嘴,并且具有带分级刃的分级刃块,其中分级刃块可以改变其位置,以便改变分级区域的形状。
62、根据权利要求42的方法,其中
所述潜像承载体为用于静电复印的光敏体。
63、根据权利要求42的方法,其中
在所述充电步骤中,使所述潜像承载体与充电元件接触,向其施加偏压,从而使所述潜像承载体的表面充电。
64、根据权利要求42的方法,其中
在所述转印步骤中,使所述潜像承载体的表面或所述中间转印元件的表面与接触式转印元件接触,并通过记录元件向其施加偏压,以便对所述潜像承载体上的或所述中间转印元件上的色调剂图像进行静电转印。
65、根据权利要求42的方法,其中
在所述显影步骤中,在所述潜像承载体的表面上形成的静电潜像用色调剂载体上的色调剂进行显影。
66、根据权利要求65的方法,其中
在所述显影步骤中,将叠加有直流电压的交流偏压施加到进行显影的所述色调剂载体上。
67、一种可拆卸地安装在成像设备的主组件上的设备单元,包括:
用于使静电潜像显影的色调剂;
用于容纳所述色调剂的色调剂盒;
用于承载和输送所述色调剂盒中的色调剂的色调剂载体;以及
用于控制所述色调剂载体承载的色调剂层厚度的色调剂层厚度控制元件:
其中,所述色调剂至少含有粘合树脂和着色剂,并具有下述特征(ⅰ)~(ⅳ):
(ⅰ)其重均粒径为5μm~12μm;
(ⅱ)不少于90%,且不小于3μm的颗粒(根据颗粒数的累计值)的圆形度“a”不低于0.900,由下述公式(1)给出:
圆形度a=Lo/L(1)
其中,Lo代表与颗粒图像具有相同凸出面积的圆的周长,L代表颗粒图像的周长;
(ⅲ)所述色调剂的切割比Z和重均粒径X之间的关系满足下述公式(2):
切割比Z≤5.3×X (2)
其中,切割比Z是按照下述公式(3)计算的值;
Z=(1-B/A)×100 (3)
其中,A是所有被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl),所述颗粒用流动型颗粒图像分析仪测量,B是圆形等效尺寸不小于3μm的被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl);以及
(ⅳ)基于圆形度不小于0.950的颗粒的颗粒数量Y的累计值与重均粒径X之间的关系满足下述公式(4):
Y≥exp5.51*X-0.645(4)
其中,该重均粒径X为5.0~12.0μm。
68、根据权利要求67的设备单元,其中
所述色调剂其粒径小于4.00μm的颗粒的粒径分布不高于40数量%,且粒径不小于10.08μm的颗粒其粒径分布不高于25体积%。
69、根据权利要求67的设备单元,其中
所述色调剂的重均粒径的粒径分布为5~10μm,粒径小于4.00μm的颗粒为5~35数量%,并且粒径不小于10.08μm的颗粒为0~20体积%。
70、根据权利要求67的设备单元,其中
所述色调剂的切割比Z和重均粒径X之间的关系满足下述公式(2’):
切割比Z≤5.3×X (2’)
其中,切割比Z是按照下述公式(3)计算的值;
Z=(1-B/A)×100 (3)
其中,A是所有被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl),用流动型颗粒图像分析仪测量,B是圆形等效尺寸不小于3μm的被测颗粒的颗粒密度(颗粒数/μl)。
71、根据权利要求67的设备单元,其中
所述色调剂的圆形度标准偏差SD为0.030~0.045μm。
72、根据权利要求67的设备单元,其中
所述粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)为45~80℃。
73、根据权利要求67的设备单元,其中
用凝胶渗透色谱法(GPC)测量分子量分布,所述粘合树脂的数均分子量(Mn)为2500~50000,重均分子量(Mw)为10000~1000000。
74、根据权利要求67的设备单元,其中
所述粘合树脂为聚酯树脂,其酸值不高于90mgKOH/g,并且其羟值不高于50mgKOH/g。
75、根据权利要求67的设备单元,其中
所述粘合树脂含有玻璃化转变温度(Tg)为50~75℃的聚酯树脂。
76、根据权利要求67的设备单元,其中
所述粘合树脂含有聚酯树脂,该聚酯树脂用凝胶渗透色谱法(GPC)测量分子量分布,其数均分子量(Mn)为1500~50000,重均分子量(Mw)为6000~100000。
77、根据权利要求67的设备单元,其中
所述色调剂含有磁性材料作为着色剂。
78、根据权利要求67的设备单元,其中
相对于100重量份的粘合树脂,所述色调剂含有10~200重量份的磁性材料。
79、根据权利要求67的设备单元,其中
所述色调剂含有染料或颜料作为着色剂。
80、根据权利要求67的设备单元,其中
相对于100重量份的粘合树脂,所述色调剂含有0.1~20重量份的所述染料或颜料。
81、根据权利要求67的设备单元,其中
相对于100重量份的粘合树脂,所述色调剂含有0.1~20重量份的释放剂。
82、根据权利要求67的设备单元,其中
所述色调剂含有流动性改进剂作为额外的添加剂。
83、根据权利要求67的设备单元,其中
所述色调剂含有疏水二氧化硅微粉作为流动性改进剂。
84、根据权利要求67的设备单元,它是通过下述方法制备的,该方法包括熔融捏合步骤,细粉碎步骤和分级步骤,这些步骤包括:
熔融捏合至少含有粘合树脂和着色剂的一种混合物,
冷却得到的捏合制品后,用碾磨装置粗粉碎该冷却的制品,
将由所得到的粗粉碎制品组成的粉状原料供入第一供料计量器,而后从该第一供料计量器中将预定量的粉状原料供入机械粉碎机中,其中该机械粉碎机至少具有一个由安装在中心转轴上的旋转体组成的转子,以及一个围绕该转子以距离该转子表面一定的间隔设置的定子,并使该转子和该定子之间以特定间隔形成的环状空间处于气密状态,使该机械粉碎机的转子高速旋转,以便细粉碎该粉状原料,从而制备出细粉碎制品,其重均粒径为5~12μm,并且粒径为4.00μm或更小的颗粒占70数量%,粒径为10.08μm或更大的颗粒占25体积%,并由该细粉碎制品生产色调剂。
85、根据权利要求67的设备单元,其中该方法还包括下述步骤:
从机械粉碎机中输出该细粉碎的制品,并且将其供入第二供料计量器中,然后从该第二供料计量器中将预定量的细粉碎制品输送到多段气流分级机中,用横向气流和Coanda作用对该粉末进行分级,
将该细粉碎制品至少分级成细粉、中等粉末和粗粉,以及
将如此分级的粗粉与上述粉状原料混合,将所得到的混合物供入上述多段气流分级机中进行粉碎,并且由分级的中等粉末制备该色调剂。
86、根据权利要求82的设备单元,其中
所述多段气流分级机在其顶部具有原料供入嘴、原料粉末供入嘴以及高压气体供入嘴,并且具有带分级刃的分级刃块,其中分级刃块可以改变其位置,以便改变分级区域的形状。
87、根据权利要求67的方法,其中
将叠加有直流电压的交流偏压施加到所述色调剂载体上,同时进行所述静电潜像的显影。
88、根据权利要求67的方法,其中
所述设备单元整体上具有用于保持静电潜像的潜像承载体。
89、根据权利要求88的方法,其中
所述潜像承载体是用于静电复印的光敏体。
90、根据权利要求88的方法,其中
所述设备单元整体上具有用于保持静电潜像的潜像承载体以及接触式充电元件,向该元件施加偏压,并使其与所述潜像承载体的表面接触,从而对所述潜像承载体的表面充电。
91、根据权利要求88的方法,其中
所述设备单元整体上具有用于保持静电潜像的潜像承载体,以及通过与所述潜像承载体的表面接触来清洁所述潜像承载体表面的清洁元件。
92、根据权利要求88的方法,其中
所述设备单元整体上具有用于保持静电潜像的潜像承载体,接触充电元件,向该元件施加偏压,并使之与所述潜像承载体的表面接触,从而对所述潜像承载体的表面充电,以及通过与所述潜像承载体的表面接触来清洁所述潜像承载体表面的清洁元件。
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- 2002-05-23 US US10/152,776 patent/US6703176B2/en not_active Expired - Lifetime
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