DE2022018A1

DE2022018A1 - Verfahren zum Aufbringen eines UEberzuges auf kleine Teilchen

Info

Publication number: DE2022018A1
Application number: DE19702022018
Authority: DE
Inventors: Baker Donald Arthur; Billings Peter Robert
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1969-05-09
Filing date: 1970-05-05
Publication date: 1970-12-17
Also published as: CA926709A; JPS546896B1; SU366628A3; FR2042509A1; DE2022018C3; BE749947A; NL7006507A; DE2022018B2; GB1319441A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN " ·

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

RANK XEROX LIMITED,
Rank Xerox House,
338, Euston Road,
London, N.W₁., 1 /_ENGLAND

Verfahren zum Aufbringen eines Überzuges auf kleine Teilchen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines Überzuges auf kleine Teilchen, insbesondere auf Trägerteilchen eines elektrofotografischen Zweikomponentenentwiclclers.

Zur Entwicklung elektrofotografischer Bilder sind verschiedene Verfahren bekannt. Ein sehr gut arbeitendes Verfahren ist die Kaskadierungsentwicklung. Bei diesem Verfahren wird eine "

Mischung aus fein verteilten Zeichenteilchen, die auch als Tonerteilchen bezeichnet werden, und größeren Trägerteil-(ihen über die Oberfläche einer elektrofotografischen Bildplatte geschüttet, die ein elektrostatisches latentes Bild trägt. Die reibungselektrischen Beziehungen zwischen den Tonerteilchen und den Trägerteilchen sind derart, daß die Tonerteilchen eine elektrostatische Ladung mit einem der Ladung des latenten Bildes entgegengesetzten Vorzeichen tragen. Die Anziehungskräfte zwischen dem latenten Bild und den Tonerteilchen reichen zur Überwindung der Anziehungskräfte

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zwischen den Tonerteilchen und den·Trägerteilchen aus. Dadurch wird das elektrostatische latente Bild zu einem aus Tonerteilchen bestehenden sichtbaren Bild.

Es ist möglich, die reibungselektrisohen Eigenschaften der Trägerteilchen durch Aufbringen eines Überzuges auf die Teilchenoberfläche zu verändern. Der Überzug bestimmt dann die reibungselektrischen Eigenschaften der Teilchen. Bisher war es möglich, den Trägerteilchen die Eigenschaften solcher Überzüge zu verleihen, indem sie in dem Überzugsmaterial oder in einer Lösung des Überzugsmaterials gewälzt wurden, wobei das Lösungsmittel zur Verdampfung gebracht wurde.

In jüngerer Zeit wurden elektrofotografische Entwicklerstoffe hergestellt, deren Trägerteilchen viel kleiner als die bisher verwendeten Träge.rteilchen sind. Es zeigte sich, daß derartige Entwicklerstoffe insbesondere in schnell arbeitenden automatischen elektrofotografischen Maschinen von Vorteil sind. Beim Überziehen dieser kleinen Teilchen, deren Größe beispielsweise 250 Mikron betragen kann, nach den bisher geläufigen Verfahren tritt jedoch der Nachteil auf, daß die Teilchen während der Bewegung im Überzugsmaterial zum Aneinanderkleben neigen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Aufbringen eines Überzuges auf kleine Teilchen zu schaffen, das die vorstehend genannte Schwierigkeit vermeidet.

Für ein Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Lösung oder Dispersion des Überzugsmaterials in einer Trägerflüssigkeit in ein Fließbett der Teilchen geleitet und die Temperatur des Fließbettes auf einem die Verdampfung der Trägerflüssigkeit bewirkenden Wert gehalten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf -eine bestimmte Teilchenart oder auf einen bestimmten Überzugsstoff beschränkt. Allgemein können alle in der elektrofotografischen Technik bekannten Stoffe für Trägerteilchen oder Überzüge verwendet werden.

Ist das Überzugsmaterial in leicht erhältlichen Lösungsmitteln löslich, so soll vorzugsweise eine Lösung des Überzugsmaterials statt einer. Dispersion verwendet werden. Ist es jedoch nicht ausreichend in üblichen Lösungsmitteln löslich, so kann eine Dispersion in einer geeigneten Flüssigkeit verwendet werden, \ wenn das Dispersionsmittel zur Bildung der Dispersion die reibungselektrischen Eigenschaften des Endprodukts nicht beeinträchtigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer Einrichtung durchgeführt werden, wie sie von der Firma Vometec N.V., Holland, erhältlich ist. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer solchen Einrichtung in einem Teilschnitt.

Die in der Figur dargestellte Vometeo-Mischeinrichtung enthält ein Gefäß 1 mit einem zylindrischen Teil 2, über dem ein kegelstumpfförmiger Teil 5 und darüber eine Expansionskammer - ^l\ angeordnet ist.

Am unteren Bereich des zylindrischen Teils 2 ist ein konisches Unterteil 5 vorgesehen. Dies ist mit Bohrungen mit einem Durchmesser von ca. 1000 Mikron fein perforiert.-Durch die Perforationen wird von einer darunter liegenden Kammer 6 aus Luft mit geringem Druck hindurchgeführt, die durch eine Eintrittsöffnung 7 zugeführt wird. Sind in dem Gefäß 1 Feststoffteilchen vorhanden, so werden sie durch die Druckluft in einem Fließbett gehalten.

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In der Mitte des Unterteils 5 ist ein sich nach oben verjüngender konischer Zapfen 8 vorgesehen, der eine Austrittsöffnung in dem Unterteil 5 abschließt. Das Gefäß 1 kann durch Anheben des Zapfens 8 entleert werden.

Der Zapfen 8 sitzt auf einem ringförmigen Teil 9, das mit einem Ring von Düsen 10 versehen ist, denen über eine Eintrittsöffnung 11 Luft unter hohem Druck zugeführt wird. In jeder Düse 10 ist eine Zuführungsröhre 12 angeordnet, der eine Überzugsflüssigkeit durch die Leitungen Ij5 zugeführt wird.

Die iJoerzugsflüssigkeit, die aus einer Lösung oder Dispersion eines Überzugsmaterials in einer Trägerflüssigkeit besteht und durch die Leitungen IJ zugeführt wird, wird zerstäubt una in das Fließbett aus zu überziehenden Feststoffteilchen im zylindrischen Teil 2 des Gefäßes 1 geführt. Die Feststoffteilchen werden in dem Fließbett durch die Düsen 10 austretende Druckluft mitgelassen und mit der zerstäubten, aus den Röhren 12 austretenden Flüssigkeit intensiv vermischt. Die Temperatur im Gefäß 1 wird durch Erhitzung der durch den Eintritt 7 züge rührten Wieuerdruckluft auf einem Viert gehalten, der eine Yeraamnfuii;,: der durch die Röhren 12 zugeführten Trägerflüssigkeit eier überzugsflüsBijkeit Dewirkt. Die verdampfte Träger!"lüssigkeit v.iru aus dein Gefäß 1 über die Expansionskammer h abgeführt. Mit den Filterelementen lh wird restlicher Feststoff aus υ em austretenden Gas ausgesondert.

Eg sei darauf hingewiesen, daß die Voinetec-Miseheinrichtun,·;;, wie sie in der Figur dargestellt ist, mit einer Kombination olnen "Fließbetter" mit einem "Sprudelbett" arbeitet. Das letztere Prinzip beruht auf einem am untersten Punkt einoe Gefäßers mit konischem Unterteil eingebl;i;:enen Gasstrom.

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Dadurch werden die Feststoff teilchen eines Fließpet-tes zum ■Zantruu des Bettes aufwärts .und- an den Viänden abwärts bewegt,-.'"wodurol· ei ie Teilchen innerhalb des Bettes durcheinandergewtr- . _: ueIt v.orden. Eine Eigenschaft einer solchen Einrichtung besteht darin, daß eine Ivollce aus Flüssigkeitstoilchen in einer Dispersionsphase in einen in quasi flüssigen Zustand versetzten trockenen Stoff eingebracht wird. Daraus ergibt sich eine homogeriu Verteilung der Flüssigkeitströpfchen' unter den B'estctofftüLichen. Allgemein kann auch jede andere Einrichtung ■ verwenaut werden, in der die Trägerteilchen in Form eines FIieli^ettes vorliegen, d.h. in der die Trägerteilchen durch ■'-. % eine Flüssigkeit getragen v/erden, so daß nie sich gegenseitig nur geringfügig aneinander reiben. Λ

Eine Einrichtung der in der Figur dargestellten Art kann zur Herstellung von Trägerteilchen für die/ Elektrofotografie .■ verwendet werden, wobei die Teilchen aus Stahlschrot bestehen und mit einem Überzug aus einem synthetischen organischen Harz versehen werden-.- Das Harz wird, aus einem lackartigen Material aufgebracht, dessen Zusammensetzung aus den folgenden Angaben der Stoffe und Betriebsbedingungen hervorgeht;

Gewicht aer Stahlschroteingabe ........ ."....... 90 kg |

Flieijofitt-Teniperatur ca. ΛΌ C .

üchrotdlohte ....................;..,..;......... 7,¹I g/ccm : _; ■

Dnrchmeüser des Flie.'dbettes ........,.........'. ^O crn

chrotteilchenanalyse ......................... durch 600 Mikron--.--

' Sieb 100 %

_ durch 500 Mikron-

Sieb 95-100 ,i-

■ durch J555' MLkron-

■ Sieb 0-5 % ·.·-.

NLederdruckluf tJiienge ....................... ... H700 l/min hei ■'.

S.T.P. (bei 40^uG und Ij5,!3cm Hg ■ Quecksilber)

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Hochdruckluftmenge _q. 455 1 min bei

Ü.T.P'. (bei 1,5 Atmosphären) ■

Lackgewicht 3,6 kg

Lackzusämmensetzung (Gew. -^) Ruß 0,95, Ter-

polymer von Methvlmethacr-lat, Styrol und Viriyltriä'thoxysilan 9,53 Toluol (Lösungsmittel fur Termpolymer) 20,7, Xi--lol 68,8

Beim Betrieb der Einrichtung werden die Niederdruck- und die Ilochdruckluft zunächst mit l/j5 der Normalmenge zugeführt, der Stahlschrot wird in den zylindrischen Teil 2 eingegeben und die Niederdruckluft wird bei Erhitzung auf die Normalmenge gebracht. Hat die Stahlschroteingabe die vorgegeoene Temperatur, so wird die H_ochdruckluft auf die Normalmenge gebracht und der Lack durch die Düsen 15 mit einer Dosierungspumpe eingegeben. Die Eingabezeit beträgt 20 Minuten. Die Hochdruckluft wird nicht erhitzt. Das Fließbett wird ca. 5 Minuten lang nach Eingabe des Lacks noch aufrechterhalten.

Der Anfangsschritt der Luftzufuhr mit 1/5 der Gesamtmenge verhindert ein Zusetzen der Bohrungen im konischen Unterteil 5 und des Düsenringes 10.

In der Praxis ist die Eingabegeschwindigkeit für den Lack keine wichtige, das Verfahren steuernde Größe, jedoch ist die Lackverdünnung wichtig, um auf allen Teilen gleichmäßige Überzüge zu erhalten. Es muß ein Gleichgewichtszustand zw Luchen der Lösurigsdampf konzentration, der Lack Verdünnung und der Lackeingabegeschwindigkeit vorliegen. Ein stark flüchtiges "Lösungsmittel, z.B. Toluol, würde zu schnell verdampfen. Um das Erfordernis einer Kühlung der das Fließbett erzeugenden Luft zu vermelden, wird ein weniger flüchtiges Lösungsmittel, z.B. X&lol, unter mäßiger Erhitzung der Luft zur erforderlichen Verfahrenssteuerung verwendet.

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Bei Verwendung brennbarer Lösungsmittel müssen Vorkehrungen gegen Feuer- und Explosionsgefahr getroffen werden. Entsprechend industrieller Praxis werden die verschiedenen Zusatzeinrichtungen, wie Leitungen, Filter, Rückgewinnungseinrichtung für Lösungsmittel usv:. wirksam belüftet. Die bei der Votnetec-Einrichtung zutrei'fenden speziellen Vorkehrungen sind:

a) Außer der für das Fließbett erforderlichen Luft wird zusätzliche Luft am Fließbett vorbei in die Expansionskainmer geführt, um die Konzentration des Lösungsmittels in

dem Aggregat unter dem eine Explosion bewirkenden ™

Grenzwert zu halten.

b) Die Lösungsmittelkonzentration in dem nicht verdünnten Luftvolumen über dem Fließbett soll ein sicherer Bruchteil des eine Explosion bewirkenden Grenzwerts sein.

c) Gute elektrische Ableitung und Erdung müssen gewährleistet sein.

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Claims

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- 8 Patentansprüche

Vl.) Verfahren zum Aufbringen eines Überzuges auf kleine Teilchen, insbesondere auf Trägerteilchen eines elektrofotografischen Zweikomponentenentwicklers, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung oder Dispersion des Überzugsmaterials in einer Trägerflüssigkeit in ein Fließbett der Teilchen geleitet und die Temperatur des Pließbettes auf einem die Verdampfung der Trägerflüssigkeit bewirkenden Viert gehalten W wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fließbett durch Luft mit relativ geringem Druck aufrechterhalten wird und daß ein mittlerer Teil des FlieiSbettes einer durch Düsen (10) austretenden Luftströmung relativ hohen Drucks zur Bewegung der Teilchen innerhalb des Fließbettes ausgesetzt wird.
Z>· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daj die Lösung oder Dispersion durch die Düsen (10) zugeführt und zerstäubt wird.
^l\. Verfahren nach Anspruch 2 oder ;,, dadurch gekennzeichnet, daß das Fließbett durch Erwärmung der Niederdruckluft auf seiner Temperatur gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis ^I, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckluft und die Hochdruckluft vi Uhr end der Eingabe der Teilchen in eine für das Fließbett vorgesehene Kammer (2) mit 1/3 ihres normalen Betriebsdrucks zugeführt werden.

ό. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gukennzeleimet, daß ,Stahlsehrotteilchen verwendet Vserden.

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γ. Verwendung von nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis ö gebildeten Teilchen als Trägerteilchen eines elektrO-i'oto^rafischen Zweikomponentenentwicklers.

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