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Das
Feld der vorgeschlagenen Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Hochintensitäts- Mischen, insbesondere für Mischvorgänge, die
vorgesehen sind, um zu bewirken, dass zugesetzte Materialien sich
an die Basispartikel anhängen.
Genauer gesagt bezieht sich die vorgeschlagene Erfindung auf ein
verbessertes Verfahren zur Herstellung von Oberflächenmodifikationen
an elektrophotographischen und verwandten Tonerpartikel.
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Hochgeschwindigkeits-
Mischen von trockenen, dispergierten, oder breiförmigen Partikeln ist ein üblicher
Vorgang in der Herstellung von vielen industriellen Produkten. Beispiele
für solche
Produkte, die gewöhnlich
unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeits- Mischvorgangs hergestellt
werden, schließen
ohne Begrenzung, Farbe oder Farbdispersionen, Pigmente, Lacke, Tinten,
Medikamente, Kosmetika, Klebstoffe, Lebensmittel, Lebensmittelfarbstoffe, Aromen,
Getränke,
Gummi, und viele andere Kunststoffprodukte ein. In einigen industriellen
Vorgängen werden
die Einwirkungen, die während
des Hochgeschwindigkeits- Mischens entstehen, verwendet, um sowohl
das Mischgut gleichmäßig zu mischen,
und um zusätzlich
eine Anhaftung der Zusatzstoffchemikalien an die Oberfläche der
Partikel zu bewirken (einschließlich
Harzmoleküle
oder Konglomerate von Harz und Partikeln), um zusätzliche
chemische, mechanische, und/oder elektrostatische Eigenschaften zu
verleihen. Eine derartige Anhaftung zwischen Partikeln wird üblicherweise
sowohl durch mechanische Einwirkung wie auch durch elektrostatische
Verbindung zwischen den Zusätzen
und den Partikeln als eine Folge der extremen Drücke bewirkt, die durch die
Partikel/Zusatzstöße innerhalb
der Mischeinrichtung geschaffen wurden. Unter den Produkten, in
denen Anhaftungen zwischen Partikeln und/oder Harz und Zusatzpartikeln
während
mindestens einer Stufe der Herstellung wichtig sind, sind Farbdispersionen, Tinten,
Pigmente, Gummi, und gewisse Kunststoffe.
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Eine
typische Mischmaschine und Mischwerkzeug nach dem Stand der Technik
wird in den 1 und 2 beispielhaft
gezeigt. 1 ist eine schematische Draufsicht
einer Mischmaschine 2. Die Mischmaschine 2 umfasst
ein Behälter 10,
in welchem die Materialien, die gemischt werden sollen, vor oder
während
des Mischprozesses zugegeben werden. Der Gehäuseboden 12 trägt das Gewicht des
Behälters 10 und
seiner Inhalte. Der Motor 13 befindet sich innerhalb des
Gehäusebodens 12,
so dass sich seine Getriebewelle 14 vertikal durch eine Öffnung in
dem Gehäuse 12 erstreckt.
Die Welle 14 erstreckt sich ebenso durch die abgedichtete Öffnung 15,
die sich am Boden des Behälters 10 befindet, durch
den Behälter 10 hindurch.
Die Welle 14 ist mit einer Befestigungsvorrichtung 17 an
ihrem Ende versehen, und das Mischwerkzeug 16 ist durch
die Befestigungsvorrichtung 17 fest an die Welle 14 angebracht.
Bevor mit dem Mischen begonnen wird, wird der Deckel 18 gesenkt
und auf dem Behälter 10 befestigt,
um Überschwappen
zu verhindern. Für
das Hochintensitäts-
Mischen überschreitet
die Geschwindigkeit des Mischwerkzeugs an seiner äußeren Kante
im allgemeinen 50 ft/second. Je höher die Geschwindigkeit ist,
desto intensiver, und Werkzeuglaufgeschwindigkeiten von über 90 ft./second
oder 100 ft./second sind üblich.
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Bezug
nehmend auf 2 wird nachfolgend eine perspektivische
Ansicht des Mischwerkzeugs 16 nach dem Stand der Technik
gezeigt. Der Mittelschenkel 20 hat eine mittige Befestigungsvorrichtung 17A für einen
Eingriff durch die Befestigungsvorrichtung 17 (gezeigt
in 1). In dem Beispiel, welches gezeigt wird, ist
die mittige Befestigungsvorrichtung ein einfaches mit einer Nut
versehenes Loch, um eine männliche
Spannvorrichtung 17 (aus 1) in Empfang
zu nehmen, welche dieselben Abmessungen aufweist. Der Pfeil 21 zeigt
die Richtung, in welche das Werkzeug 16 auf der Welle 14 rotiert.
Die vertikalen Oberflächen 19A und 19B sind
an dem Ende des Mittelschenkels 20 befestigt, um die Oberflächen des
Werkzeugs an seinem Punkt der höchsten
Geschwindigkeit zu erhöhen.
Das erhöht
die „Mischkraft", oder die Anzahl
von Kollisionen pro Zeiteinheit. Zusätzlich zu der Oberfläche der
Oberseite des Werkzeugs wird die Intensität eines Werkzeugs durch die
Werkzeuggeschwindigkeit und die Form des Werkzeugs beeinflusst.
Die Wichtigkeit der Form des Werkzeugs wird nachfolgend erläutert werden.
Die vertikalen Oberflächen 19A und 19B kombiniert
mit den Führungskanten
des Mittelschenkels 20 sind die Oberflächen des Werkzeugs 16,
welche mit den Partikeln kollidieren, die innerhalb des Behälters 10 (gezeigt
in 1) gemischt werden. Die Fläche, durch welche diese Oberflächen 19 und
Führungskanten
des Mittelschenkels 20 während der Rotation des Werkzeugs 16 durchlaufen,
können
als Arbeitsprofil des Werkzeugs bezeichnet werden. Anders ausgedrückt gleicht
das „Profil" des Werkzeugs der
zweidimensionalen Fläche,
welche durch die Kollisionsoberflächen des Werkzeugs beschrieben
werden, wenn dieses durch eine Ebene läuft, welche die Rotationsachse
der Welle 14 einschließt.
In 2 wird der Raum oder die Zone unmittelbar hinter
dem rotierenden Werkzeug mit 22 bezeichnet.
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Unterschiedliche
Formen und Dicken von Mischwerkzeugen und Kollisionsoberflächen sind möglich. Unterschiedliche
Konfigurationen werden in den Broschüren und Katalogen gezeigt,
die von Herstellern von Hochgeschwindigkeits- Mischausrüstung wie
zum Beispiel Henschel, Littleford Day Inc., und anderen Verkäufern angeboten
werden. Das Werkzeug, das in 2 gezeigt
wird, basiert auf einem Werkzeug für Hochintensitäts- Mischen, das von
Littleford Day Inc. Hergestellt wird. Die Gründe für unterschiedliche Konfigurationen
von Mischwerkzeugen sind, dass (i) unterschiedliche Viskositäten oftmals unterschiedlich
geformte Werkzeuge erfordern, um die Energie und das Drehmoment
des Mischmotors effizient auszunutzen und (ii) unterschiedliche Mischanwendungen
unterschiedliche Mischintensitäten
erfordern. Zum Beispiel könnten
einige Anwendungen in der Nahrungsmittelverarbeitung eine sehr feine
Verteilung von Feststoffpartikeln so wie zum Beispiel von Färbmitteln
und Aromastoffen innerhalb eines flüssigen Mediums erfordern. In
gleicher Weise erfordert zum Beispiel das Verarbeiten von „Snow Cones" ein schnelles und
hochintensives Mischen, das darauf ausgelegt ist, Eiswürfel in
kleine Partikel zu zertrümmern,
welche anschließend
in einem Mischer mit aromatisierten Sirups vermischt werden, um
einen dünnen
Brei zu bilden.
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Die
meisten Hochgeschwindigkeits- Mischwerkzeuge nach dem Stand der
Technik haben keine ansteigenden vertikalen Elemente so wie die Oberflächen 19,
die in 2 gezeigt werden. Anstelle dessen hat ein herkömmliches
Mischwerkzeug eine Kollisionsoberfläche, die einfach durch die
Führungskante
seines Mittelschenkels 20 ausgebildet wird. In vielen Werkzeugen
ist die Führungskante
abgerundet oder bogenförmig
ausgebildet, um einen „Schneepflug"- Effekt zu vermeiden,
bei welchem die Partikel auf einer flachen Führungsfläche verkrusten, je nachdem
wie viel „Schnee" komprimiert wird
und bildet Aufhäufungen
vor einem Schneepflug. Das Werkzeug, welches in 2 gezeigt
wird, versucht, diesen Schneepflug -Effekt auf steigenden Kollisionsoberflächen 19 durch
Abschrägen
der Vorwärtsfläche der
Oberflächen 19 in
einem spitzen Winkel zu vermeiden, wodurch bewirkt wird, dass die
Partikel entweder von dem Werkzeug nach oben abprallen oder durch
die Reibung nach oben entlang der Fläche des Werkzeugs mitgerissen
werden, bis die Partikel über
dessen Oberseite in die Leeseite des Werkzeugs herübergetragen
wurden. Jedoch besteht ein Problem mit dem Werkzeug, wel ches in 2 gezeigt
wird, und mit anderen Werkzeugen nach dem Stand der Technik darin,
dass eine vergrößerte Kollisionsoberfläche dazu
neigt, Wirbel in der Wirbelzone des Werkzeugs zu erzeugen und auch
die Gesamtdichte der Partikel in der Zone 22 hinter dem
Werkzeug zu verringern. Das Ausmaß von solchen Dichteschwankungen
hängt primär von der
Geschwindigkeit des Werkzeugs durch die Partikelmixtur und auch
von der Höhe,
der Breite, und der Tiefe der Kollisionsoberfläche 19 ab.
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Aufgrund
des vorstehend genannten Schneepfluges, Verwirbelungen und Dichtebegrenzungen
sind herkömmliche
Werkzeuge, so wie sie in 2 gezeigt wurden, in ihrer Höhe und in
der Breite jeder vergrößerten Kollisionsoberfläche begrenzt.
In der Tat nimmt man an, dass in Werkzeugen nach dem Stand der Technik,
welche Elemente aufweisen, die über
den Mittelschenkel 20 ansteigen, die Höhe (festgelegt nachstehend
als die Y-Achsen- Abmessung) solch vertikal ansteigender Elemente
geringer als die Tiefe (festgelegt nachstehend als die Z-Achsen-
Abmessung) des Mittelschenkels 20 in seinem Bereich nahe
dem Befestigungspunkt des vergrößerten Elements
ist. Ebenso nimmt man an, dass die Breite (festgelegt nachstehend
als die X-Achsen- Abmessung) jedes der vertikal steigenden Elemente des
herkömmlichen
Werkzeugs die Höhe,
oder y-Achse, des Mittelschenkels 20 in dem Bereich des Mittelschenkels 20 nicht überschreitet,
nahe dem Punkt, wo das ansteigende Element angebracht ist. Letztlich
wird angenommen, dass in Hochgeschwindigkeits- Mischwerkzeugen nach
dem Stand der Technik, welche ansteigende Elemente aufweisen, die
z-Achsen- Abmessung, oder Tiefe des ansteigenden Elements bei weitem
seine Breite oder x-Achsen- Abmessung übersteigt. Zur Klärung sei
erwähnt, dass
die Höhe
oder y-Achsen- Abmessung eines Mischwerkzeugs und seiner Elemente
die Abmessung des Werkzeugs oder Elements in der Ebene bedeutet,
welche die Welle 14 enthält, um welche das Werkzeug
rotiert. Die Tiefe oder Z-Achse des Werkzeugs und seiner Elemente
soll die Abmessung senkrecht sowohl zu der Achse des Mittelschenkels des
Werkzeugs als auch senkrecht zu der Y-Achse bedeuten. Die x-Achse des Werkzeugs
und seiner Elemente soll in der Richtung der Achse des Mittelschenkels
des Werkzeugs gemessen werden. Für den
Mittelschenkel 20 selbst ist die x-Achsen- Abmessung ein
Maß für seine
Länge.
Für jede
ansteigende Kollisionsoberfläche
ist die x-Achse ein Maß für seine
Breite.
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Eine
weitere Eigenschaft des Mischwerkzeugs nach dem Stand der Technik
wird von den vorstehend genannten Begrenzungen in Bezug auf die Höhe der Kollisionsoberflä che abgeleitet,
wie vorstehend erläutert
wurde. Besonders herkömmliche Werkzeuge
sind dünn
hinsichtlich ihrer Höhe
und, wenn eine vertikale Oberfläche
so wie zum Beispiel 19 vorliegt, hat so eine vertikale Oberfläche ein
dünnes
x-Achsen Profil. Solche eine Dünnheit
ist erforderlich, um übermäßige Wirbel
und Bereiche niedriger Dichte auf der Leeseite des Werkzeugs zu
vermeiden. Die Schleppkanten des herkömmlichen Werkzeugs sind manchmal
abgerundet oder bogenförmig
ausgebildet. Jedoch ist dies aufgrund der „Dünnheit" des Werkzeugs in der Y-Achse nicht
notwendig und es nicht bekannt, die Führungs- oder Schleppoberflächen des
Werkzeugs außer
in dem Bereich nahe an der Führungskante
und/oder Schleppkante bogenförmig
auszubilden.
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Wie
vorstehend erwähnt
wurde, schreiben unterschiedliche Mischrezepturen oder -produkte
oftmals unterschiedliche Kollisionsoberflächenformen und Abmessungen
vor, um die Mischeffizienz, die Mischzeit, und den Stromverbrauch
zu optimieren. Wenn zum Beispiel eine Schnellmisch- Verfahrenszeit
erwünscht
ist, kann das Mischwerkzeug schneller rotiert werden oder ein Werkzeug
mit einer größeren Kollisionsoberfläche ausgewählt werden,
um die Anzahl von Partikelkollisionen pro Zeiteinheit und die Mischintensität zu erhöhen. Jedoch
beschränkt
für jede
gegebene Viskosität
die Leistung und die Konfiguration des Mischmotors effektiv die
Geschwindigkeit des Werkzeugs und die Größe einer Kollisionsoberfläche so wie
zum Beispiel der Oberfläche 19.
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Wenn
dasselbe Mischwerkzeug für
unterschiedliche Rezepturen oder Produkte verwendet wird, welche
unterschiedliche Werkzeuge erfordern, dann erfordern die Vorgänge zum Ändern eines
herkömmlichen
Mischwerkzeugs die folgenden Schritte (beschrieben in Bezug auf 1)
(A) Deckel 17 wird von der Oberseite des Behälters 10 gelöst und geöffnet; (B)
Behälter 10 und
Werkzeug 16 müssen
mindestens teilweise durch ein Vakuum und durch Wischen gereinigt
werden, besonders in dem Bereich, wo das Mischwerkzeug 16 an
die Welle 14 befestigt ist; (C) Befestigungsvorrichtung 17 wird
gelöst,
um das Lösen
des Werkzeugs 16 von der Welle 14 zu ermöglichen;
(D) Das Mischwerkzeug 16 wird von der Befestigungsvorrichtung 17 abgetrennt;
(D) Das Mischwerkzeug 16 wird aus dem Behälter 10 vorsichtig
hochgehoben, um nicht an die Seiten des Behälters 10 zu stoßen oder
diese zu zerkratzen; (F) Das entfernte Werkzeug 16 wird
vor weiterem Betrieb und/oder Lagerung gründlich gereinigt; und (G) die vorangegangenen
Aufgaben (außer
Reinigen) werden zur Anbringung eines unterschiedlichen Mischwerkzeugs 16 in
umgekehrt Reihenfolge wiederholt. Für große Mischbehälter, welche in vie len wenn
nicht sogar in den meisten industriellen Anwendungen üblich sind,
erfordert das Gewicht des Mischwerkzeugs 16 während des
Lösens,
Hebens und während
das Positionierens und Wiederbefestigen des Ersatzwerkzeugs einen
Kran oder eine Winde. Ein menschlicher Bediener innerhalb des Behälters 10 muss üblicherweise
helfen, den Kran oder die Winde während dieses Vorgangs zu manövrieren, und
die Kombination des Positionierens eines großen Werkzeugs bei dem gleichzeitigen
Versuch, dieses auf der Welle 14 zu befestigen, kann den menschlichen
Bediener in eine heikle Position bringen. Sogar für kleinere
Mischer erfordert das Ersetzen des Werkzeugs ein ziemlich sorgfältiges Reinigen
der Welle 14 und des Werkzeugs 16 und oftmals auch
eine heikle Handhabung während
dem gleichzeitigem Positionieren und Befestigen des Ersatzwerkzeugs 16.
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Zusätzlich zu
dem Wechseln eines Mischwerkzeugs, um sich an die Anforderungen
von unterschiedlichen Rezepturen oder Produkten anzupassen, könnten diese
Mischwerkzeuge das Wechseln erfordern, wenn diese übermäßig abgenutzt sind.
Viele industrielle Anwendungen erfordern das Mischen von abschleifenden
Partikeln so wie zum Beispiel Pigmente, Farbstoffe (einschließlich Karbonschwarz),
und elektrophotografische Toner. Die vorstehenden Vorgehensweisen
zum Wechseln eines Werkzeugs muss immer dann angewendet werden, wenn
ein abgenutztes Werkzeug Ersetzen erfordert.
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Die
Bedeutung der vorstehenden Beschreibung des Mischwerkzeugs 16 zur
Herstellung von elektrophotografischen, elektrostatischen oder ähnlichen
Tonern wird durch die folgende Beschreibung eines herkömmlichen
Toner- Herstellverfahrens demonstriert. Ein typischer, auf Polymer
basierender, Toner wird durch Schmelz-Vermischen des erhitzten Polymerharzes
mit einem Pigment in einem Extruder hergestellt, so wie zum Beispiel
in einem Weiner-Pfleiderer ZSK-53, wobei das Pigment in dem Polymer
verteilt wird. Nachdem das Harz extrudiert worden ist, wird die
Harzmischung bezüglich
ihrer Größe durch
ein geeignetes Verfahren, einschließlich der Verfahren, die in
der Technik bekannt sind, reduziert. Eine derartige Reduktion wird
durch die Brüchigkeit
der meisten Toner unterstützt,
welche das Zerbrechen des Harzes bewirkt, wenn auf dieses eingewirkt
wird. Dies ermöglicht
eine schnelle Reduktion der Partikelgröße in Pulverisierern oder Attritoren
so wie beispielweise Materialmühlen,
Strahlmühlen, Hammermühlen oder ähnlichen
Einrichtungen. Ein Beispiel einer geeigneten Hammermühle ist
eine Alpine RTM Hammer Mill. Solche eine Hammermühle ist in der Lage, die typischen
Tonerparti kel auf eine Größe von ungefähr 10 bis
ungefähr
30 Mikron zu reduzieren. Für
Farbtoner könnten
Tonerpartikelgrößen im Durchschnitt
sogar innerhalb eines kleineren Bereiches von 4 bis 10 Mikron betragen.
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Nach
Verkleinerung der Partikelgröße durch Mahlen
oder Pulverisieren sortiert ein Einstufungsprozess die Partikel
nach ihrer Größe. Partikel,
welche als zu groß eingestuft
worden sind, werden üblicherweise
zur weiteren Reduktion zu der Mühle
oder Pulverisierern zurückgeführt. Partikel
innerhalb eines annehmbaren Bereiches werden zu dem nächsten Toner-Herstellverfahren
weitergeleitet.
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Nach
der Einstufung ist der nächste
typische Prozess ein Hochgeschwindigkeits-Mischprozess, in dem Oberflächenzusatzpartikel
mit den eingestuften Tonerpartikeln mit einem Hochgeschwindigkeitsmischer
vermischt werden. Diese Zusätze
schließen ein,
sind jedoch nicht begrenzt auf Stabilisierer, Wachse, Flussmittel,
andere Toner und Zusätze
zur Ladungssteuerung. Spezifische Zusätze, die zur Verwendung in
Tonern geeignet sind, schließen
aufgedampftes Siliziumdioxid, Siliziumderivate so wie zum Beispiel
Aerosil.RTM. R972, erhältlich
bei der Degussa Inc., Eisenoxide, Polyethylene mit endständiger Hydrogruppe
so wie zum Beispiel Unilin RTM., Polyolefinwachse, welche vorzugsweise
ein geringes molekulares Gewicht von ca. 1000 bis 20000 haben und einschließlich Polyethylene
und Polypropylene, Polymethylmethacrylat, Zinkstearat, Chromoxid,
Aluminiumoxid, Titanoxid, Stearinsäure und Polyvinylidenfluoride
so wie zum Beispiel Kynar ein. Im aggregierten Zustand sind diese
Zusätze üblicherweise
in Mengen von ca. 0,1 bis 1 Gewichtsprozent der Tonerpartikel vorhanden.
Genauer gesagt sollte vorzugsweise Zinkstearat in Mengen von 0,4
bis ca. 0,6 Gewichtsprozent vorhanden sein. Ähnliche Mengen von Aerosi.RTM.
sind vorzuziehen. Für
geeignete Haftung und Funktionalität liegen die typischen Zusatzpartikelgrößen in einem
Bereich von 5 bis 50 Nanometern. Einige neue Toner erfordern eine
größere Anzahl
von Zusatzpartikeln als ältere
Toner, wie auch größere Anteile
von Zusätzen
in dem 25–50
Nanometer- Bereich. Wenn Zusatzpartikel mit kleineren Tonerpartikelgrößen kombiniert
werden, die für
Farbtoner erforderlich sind, schafft die erhöhte Größe und Überdeckung von Zusatzpartikeln
für einige
Farbtoner einen erhöhten
Bedarf nach Hochintensitäts- Mischen.
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Die
vorstehend genannten Zusätze
werden typischerweise zu den pulverisierten Tonerpartikeln in einen
Hochgeschwindigkeitsmischer so wie zum Beispiel eine Henschel Blender
FM-10, 75 oder 600 Blender zugegeben. Das Hochintensitäts- Mischen dient
dazu, Anhäufungen
von Zusätzen
in die entsprechend Nanometergröße zu zerbrechen,
die kleinstmöglichen
Tonerpartikel gleichmäßig innerhalb der
Tonermenge zu verteilen, und die kleineren Zusatzpartikeln an die
Tonerpartikel anzubringen. Jeder dieser Prozesse vollzieht sich
gleichzeitig innerhalb des Mischers. Die Zusatzpartikel werden während des
Zusammenstoßes
der Partikeln untereinander und zwischen den Partikeln und dem Mischwerkzeug an
die Oberfläche
des pulversierten Tonerpartikel angebracht, wenn sich dieser dreht.
Man nimmt an, dass eine derartige Anhaftung zwischen den Tonerpartikeln
und den Oberflächenzusätzen sowohl
aufgrund von mechanischem Einschlag, wie auch durch elektrostatische
Anziehung erfolgt. Die Menge von solchen Anhaftungen ist proportional
zu dem Intensitätspegel
des Mischens, welcher wiederum eine Funktion von beiden, der Geschwindigkeit
und der Form (besonders der Größe) des
Mischwerkzeugs ist. Die Zeitdauer, die für den Mischprozess benötigt wird,
plus die Intensität
legt fest, wie viel Energie während
des Mischprozesses angewendet wird. Für diesen Zweck bedeutet „Intensität" die Anzahl von Partikelkollisionsvorgängen pro
Zeiteinheit. Für
ein effizientes Mischwerkzeug, welches Schneepflugeffekt und übermäßige Wirbel
und Regionen von niedriger Dichte vermeidet, kann die "Intensität" wirksam mit Bezug
auf die Leistung pro Masseeinheit (üblicherweise durch W/lb ausgedrückt) des
Mischmotors gemessen werden, der das Mischwerkzeug antreibt. Wenn
ein Standard Henschel Mischwerkzeug verwendet wird, um herkömmliche
Toner herzustellen, liegen die Mischzeiten üblicherweise zwischen einer
(1) Minute bis zu zwanzig (20) Minuten pro typischer Tonermenge
von 60–1000
Kilogramm. Für
gewisse neuere Toner so wie zum Beispiel für Xerox Docucenter 265 und
verwandte Multifunktionsdrucker wird die Mischgeschwindigkeit und
-zeiten erhöht,
um sicherzustellen, dass vielfache Schichten von Oberflächenzusätzen sich
an die Tonerpartikel anhaften. Zusätzlich ist für solche
Toner, die einem größeren Anteil
an Zusatzpartikeln über
25 Nanometer erfordern, eine höhere
Mischgeschwindigkeit und – zeit
erforderlich, um die größeren Zusätze in die
Basisharzpartikel zu treiben.
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Der
Prozess, Toner herzustellen, wird durch einen Ausleseprozess beendet,
um Toneranhäufungen
und andere große
Ablagerungen zu entfernen. Solche ein Ausleseprozess könnte typischerweise unter
Verwendung eines Sweco Turco Screen Set, das auf Öffnungen
von 37 bis 105 Mikron eingestellt ist, durchgeführt werden.
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Die
vorstehende Beschreibung eines Prozesses zum Herstellen eines elektrophotographischen
Toners könnte
abhängig
von den Anforderungen des elektrophotographischen Toners variiert
werden. Im Besonderen umfassen für
Vollprozess- Farbdrucken die Färbmittel üblicherweise
Gelb, Cyan, Magenta, und schwarze Färbmittel, die zu separaten Dispersionen
für jeden
der Farbtoner zugegeben werden. Farbtoner umfassen üblicherweise
viele kleinere Partikelgrößen als
schwarze Toner, in der Größenordnung
von 4–10
Mikrometer. Die kleinere Partikelgröße macht die Herstellung des
Toners hinsichtlich Materialhandhabung, Einstufung und Mischen schwieriger.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, spielt der Prozess des Mischens in
der Herstellung von elektrophotographischen und ähnlichen Tonern eine immer
größere Rolle.
Es wäre
vorteilhaft, wenn eine Vorrichtung und ein Verfahren gefunden würde, um dieses
Mischverfahren zu beschleunigen und dadurch die Zeit und Kosten,
die für
das Mischen erforderlich sind, zu verringern. Gleichzeitig wäre es vorteilhaft,
wenn eine Vorrichtung und eine Verfahren gefunden würden, die
es ermöglichen,
dass eher ein einzelnes Mischwerkzeug für unterschiedliche Mischintensitäten an Ort
und Stelle ausgestaltet werden soll, als dass dieses Reinigung,
Entfernung, und Ersetzen des gesamten Mischwerkzeugs für jede Änderung
in der Intensität
erfordert, da unterschiedliche Rezepturen und Produkte oftmals unterschiedliche Mischgeschwindigkeiten
und Intensitäten
erfordern.
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WO-A-9711973
beschreibt eine dünne
Filmbehandlungseinrichtung. Eine dünne Filmbehandlungseinrichtung
wird beschrieben, welche einen zylindrischen Behandlungsbehälter und
einen Rotor umfasst, welcher darin mittig angebracht ist und welcher
Rührer
hat, welche beweglich und in einem Winkel α zu der Rotorachse geneigt sind,
in welchem der Rotor einen zylindrischen Mantel aufweist, in welchem
die Rotorblätter
angebracht sind, um zu rotieren, wobei der Neigungswinkel α über einen
Mechanismus, der innerhalb des Rotors angebracht ist, verstellt
werden kann.
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NL-C-1009059
beschreibt eine Mischvorrichtung. Die Elemente, welche eine Kollisionsoberfläche aufweisen,
sind an ein Rotationselement angebracht, welches in einem ge fäßartigen
Behälter
rotiert. Das Rotationselement schließt Elemente ein, um fortwährend den
Neigungswinkel der Kollisionsoberflächen zu ändern.
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EP-A-0063171
beschreibt eine Mischvorrichtung. Das Rotationselement wird in dem
Behälter
im wesentlichen mittig bereitgestellt. Das Rotationselement umfasst
an sich befestigt eine Vielzahl von Armen, welche die Kollisionsoberflächen an
diesen tragen. Der Neigungswinkel der Kollisionsoberflächen ist
verstellbar.
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US-A-5836688
beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten von
Materialien. Die Verarbeitungsvorrichtung schließt einen Rotator ein, der in
dem Material, welches verarbeitet werden soll, eingetaucht ist.
Der Rotor ist mit einer Vielzahl von Mischelementen versehen, welche
sich senkrecht von dem Rotor erstrecken. Die Neigung der Kollisionsoberflächen der
Mischelemente kann während
des Betriebes fortlaufend angepasst werden.
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EP-A-0865817
beschreibt ein Mischwerkzeug, welches variable verstellbare Mischelemente aufweist.
Ein Rotierelement wird bereit gestellt, um eine Vielzahl von Mischelementen
zu tragen, wobei die Neigung der Mischelemente während des Betriebes fortlaufend
verstellt werden kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Mischwerkzeug zur Rotation
in einer Mischmaschine besonders in Bezug auf die Tatsache zu verbessern, das
Mischwerkzeug in Bezug auf geänderte Mischanforderungen
rekonfigurierbar zu machen. Dieses Ziel wird durch das Bereitstellen
eines verbesserten Mischwerkzeugs zur Rotation in einer Mischmaschine
nach Anspruch 1, einer Mischmaschine nach Anspruch 6 und einem Verfahren
zur Herstellen von Tonern nach Anspruch 7 erreicht. Die Ausführungsformen
der Erfindung werden in den abhängigen
Ansprüchen
dargelegt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Andere
Aspekte der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich, wenn die
folgende Beschreibung fortschreitet und in Bezug auf die Zeichnungen, in
welchen:
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1 ist
eine schematische Aufrissansicht einer Mischmaschine nach dem Stand
der Technik;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Mischwerkzeugs nach dem Stand
der Technik;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Mischwerkzeugs
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Mischwerkzeugs
der vorliegenden Erfindung, welche ein verstellbares Artikulatorgelenk
aufweist;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Artikulatorgelenks
der vorliegenden Erfindung; und
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6 ist
ein Diagramm, welches spezifische Leistungspegel eines Mischmotors
zeigt, wenn unterschiedliche Konfigurationen des Mischwerkzeugs
der vorliegenden Erfindung verwendet werden und wenn ein herkömmliches
Werkzeug nach dem Stand der Technik verwendet wird.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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Während die
vorliegende Erfindung im Folgenden in Verbindung mit den bevorzugten
Ausführungsformen
und Verfahren der Nutzung beschrieben wird, wird man verstehen können, dass
es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf diese Ausführungsformen
und Verfahren zu begrenzen. Im Gegenteil beabsichtigt die nachfolgende
Beschreibung alle Alternativen, Modifikationen, und Äquivalente
abzudecken, welche im Geist und Umfang der Erfindung eingeschlossen
sein könnten,
wie in den beigefügten Ansprüchen festgelegt
ist.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Mischwerkzeugs,
welches eine höhere
Intensität
(Kollisionen/Zeiteinheit) erzeugen kann als zuvor möglich waren.
Diese erhöhte
Intensität
ist das Ergebnis einer vergrößerten Kollisionsoberfläche, welche
eine ärodynamischartige
Form verwendet, welche die Vergrößerung der
Kollisionsprofile ermöglicht,
während
sie Wirbel und Partikelleerräume
in der Zone hinter dem rotierenden Mischwerkzeug minimiert. Die
Kombination eines größeren Kollisionsprofils
und die Minimierung von Leerräumen
und Wirbeln hinter dem Werkzeug führen zu mehr Kollisionen pro
Zeiteinheit, oder höherer Intensität. Solch
ein Anstieg in der Intensität
ermöglicht,
dass die Mischzeit verringert wird, wodurch Mengenkosten eingespart
werden und die Produktivität
erhöht
wird.
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Demgemäß wird in 3 ein
Mischwerkzeug 50 der vorliegenden Erfindung innerhalb eines Behälters 10 gezeigt,
welches ähnlich
mit dem ist, das vorstehend in 1 gezeigt
wurde. Der Mittelschenkel 51 enthält eine Befestigungsvorrichtung 52 an
seiner Mitte zum Befestigen auf der rotierenden Antriebswelle 14 (nicht
gezeigt) der Mischmaschine 2 (nicht gezeigt). Wie in 3 gezeigt
wird, umfasst ein vergrößertes Kollisionselement
einen Kollisionsamboss 55, welcher proportional größer als
die Kollisionsoberfläche
des Mischwerkzeugs nach dem Stand der Technik ist so wie das, welches
in 2 gezeigt wird. Wie vorstehend beschrieben wurde,
sind in herkömmlichen
Werkzeugen vergrößerte Kollisionsoberflächen nicht
zweckmäßig, da
eine große
Kollisionsoberfläche
zu viel „Schneepflug"- Verdichtung vor dem
Werkzeug und Wirbel und relative Leerräume in der Wirbelzone des Werkzeugs
bildet. Um diese Hindernisse zu bewältigen, ist ein neuartiges
Merkmal der vorliegenden Erfindung ein vergrößertes Kollisionselement so
wie zum Beispiel der Kollisionsamboss 55 mit Querschnittsumfangslängen von
seinen leewärtigen
Oberflächen,
welche sich verkleinern, wenn solche Querschnitte näher an der
Schleppkante des Werkzeugs, das heißt, seinen beiden Seiten und/oder
Ober- und Unterseitenflächen
zu der Schleppkante hin zur Konvergenz neigen. Diese „negative
Steigung" der leewärtigen Oberfläche vergrößert die
Intensität,
da die Partikel, welche nach oben oder zur Seite gestoßen werden,
bis zum Kontakt mit dem Kollisionsamboss entlang der leewärtigen Steigung
des Werkzeugs gleiten, um seine Wirbelzone auszufüllen, wenn
das Werkzeug durch die Partikelmischung gleitet. Obwohl die tatsächlichen
Bewegungen der Partikel innerhalb einer Mischmaschine eine komplexe
dreidimensionale Analyse erfordern, nimmt man an, dass eine bogenförmige Form
am besten die vorstehende Gestaltung erreicht, da sie bewirkt, dass
der Kollisionsamboss 55 so wie eine Luftfolie in einem
Gasfluid funktioniert. Mit anderen Worten agieren die Partikelmedien,
durch welche das Mischwerkzeug sich bewegt, wie ein Fluid, wenn
es durch das Werkzeug gemischt wird. Mit einer Luftfolie hilft die
leewärtige
Neigung dabei, Leerräume
und Turbulenzen hinter dem Werkzeug zu minimieren. Das Ergebnis
ist eine größere Partikeldichte,
die für die
Kollision durch den nächsten
Arm des Werkzeugs zu Verfügung
steht, wenn dieser durch die Mischzone durchläuft. Eine größere Dichte
von Partikeln führt
zu größerer Intensität (Kollisionen/Zeiteinheit).
Wie vorstehend erläutert
wurde, führen
die gerundeten Formen des Führungsprofils
des Kollisionsamboss 55 zusätzlich zu einen größeren Fluss
von Partikeln über
das Werkzeug und weniger „Schneepflug"- Verdichtung vor
dem Werkzeug. Das Ergebnis besteht darin, dass man annimmt, dass
für denselben
Verbrauch von Leistung durch die Mischmaschine die vorliegende Erfindung
entweder eine höhere
Werkzeuggeschwindigkeit oder ein größeres Kollisionsplattenprofil
ermöglicht.
Entweder höhere
Geschwindigkeit oder ein größeres Profil
führen
zu größerer Mischintensität.
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Um
der Klarheit willen kann der Abschnitt des Kollisionsambosses 55,
welcher zu dem Profil des Werkzeugs beträgt als seine „Führungsoberfläche" betrachtet werden
und ist in 3 mit 57 bezeichnet.
Dies ist die Oberfläche,
welche auf das Partikelmaterial am direktesten einwirkt. Der Abschnitt des
Kollisionsambosses 55 an der Rückseite der Führungsoberfläche kann
als seine „Schleppoberfläche" betrachtet werden
und ist in 3 mit 56 bezeichnet.
Bei Verwendung der bogenförmig
geformten Schleppoberfläche
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Höhe oder
die y-Achsen Abmessung des Kollisionsambosses zu erhöhen, um
die Tiefe, oder die z-Achsen Abmessung des Mittelschenkels 51 (sogar
um einen Faktor von 2 bis 3) in dem Bereich nahe dort, wo der Kollisionsamboss 55 angebracht
ist, zu übertreffen.
Es ist ebenso möglich,
die Breite oder x-Achsen- Abmessung des Kollisionsamboss 55 bis
zu einer Breite zu vergrößern, welche
die Höhe
oder die y-Achse des Mittelschenkels 51 (sogar um einen
Faktor größer als
1,5 oder 2) übertrifft
in dem Bereich nahe dort, wo die Kollisionsplatte 35 angebracht
ist. Für
einen großen
Kollisionsamboss 55 ist es vorzuziehen, dass der Kollisionsamboss 55 hohl
ist oder von einer relativ dünnen
Platte besteht, um sein Gewicht zu reduzieren. Insbesondere ist
es vorzuziehen, dass die Führungsoberflächen des
Kollisionsambosses 55 oder eines anderen vergrößerten Kollisionselements
in der vorliegenden Erfindung 0,5 inch dick ist und vorzugsweise
3/16 inch dick ist.
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Man
sollte erkennen können,
dass die Anwendung der vorstehenden Gestaltungsgrundsätze jede
Anzahl von Gestaltungen ermöglicht,
einschließlich
der Gestaltung, welche nachstehend erläutert wird, sich auf die Verwendung
von verstellbaren und beanstandeten Kollisionsplatten bezieht. Obwohl
die bevorzugte Ausführungsform
dieses Aspektes der Erfindung eine bogenförmige Form über die gesamte Schlepp- und
Führungsoberflächen umfasst,
wäre es
möglich,
ein annehmbares Ergebnis zu erlangen, welches eine negative Neigung über weniger
als die gesamte (vielleicht näherungsweise
die Hälfte)
der gesamten Schleppoberfläche
verwendet. Es ist ebenso vorzuziehen, dass die meisten oder alle
der Führungsoberflächen eine
bogenförmige Form
haben. Je größer das
Profil der Kollisionsoberfläche
ist, desto größer ist
der Anteil der Schleppoberfläche,
welche negativ geneigt sein muss, um die Effekte der vorliegenden
Erfindung erreichen zu können.
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Noch
ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Mischwerkzeug,
welches Rekonfiguration der effektiven Kollisionsoberflächengröße und -profil
ermöglicht,
ohne dass das gesamte Werkzeug entfernt werden muss. Bezug nehmend
auf 4 umfasst das Mischwerkzeug 30 einen
Mittelschenkel 31 und die Kollisionsplatten 35A und 35B. Der
Mittelschenkel 31 enthält
eine Befestigungsvorrichtung 32 in seiner Mitte, um ihn
auf eine rotierende Antriebswelle 14 (nicht gezeigt) der
Mischmaschine 2 (nicht gezeigt) anzubringen. Jedes Ende
des Mittelschenkels 31 enthält einen Verbindermechanismus 33,
um darauf einen Arm 34 starr anzubringen und zu halten.
Der Verbindermechanismus 33, welcher in 4 gezeigt
wird, umfasst eine einfache Mutter- und Schraubenbefestigungseinrichtung,
welche die Kollisionsplatten 35A und 35B jeweils
auf den Armen 34A und 34B und auf dem Mittelschenkel 31 zusammenpresst
und starr positioniert. Wie nachstehend genauer beschrieben werden
wird, sind nachstehend unterschiedliche Anordnungen zum Positionieren
der Arme 34A und 34B möglich. Zusätzlich sind unterschiedliche
Anordnungen für
eine verstellbare Kollisionsoberfläche möglich. Zum Beispiel könnte jeder Endbereich
des Mittelschenkels 31 eine Führungskantenklappe umfassen,
welche mit dem Mittelschenkel durch einen oder zwei, oder mehrere
Verbindermechanismen verbunden ist, so dass der Winkel der Klappen
nach unten gekippt oder angehoben werden könnte wie die Führungskanten-
Vorflügel
irgendeines Hochgeschwindigkeitsjets oder Flugzeugs.
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In
der gezeigten Ausführungsform
ist an der gegenüberliegenden
Ende des Arms 34A von dem Mechanismus 33 eine
vergrößerte Kollisionsoberfläche befestigt,
welche aus der Kollisionsplatte 35A ausgebildet wird. Die
Kollisionsplatte 35A unterscheidet sich von den Kollisionsoberflächen nach
dem Stand der Technik, da die Kollisionsplatte 35A beabstandet
ist und nicht integral geschmiedet, geschweißt, oder anderweitig als ein
Teil des Mittelschenkels 31 geformt ist. Zusätzlich stellt
die Kollisionsplatte 35A ein wesentlich größeres Profil
als das Profil des Mittelschenkels 31 dar. Unterschiedliche Anordnungen
zum Verriegeln der Kollisionsplatte 35A sind möglich. Zum
Beispiel könnte
die Kollisionsplatte 35A direkt mit dem Mittelschenkel 31 verbunden
werden, ohne dass ein Arm 34A dazwischen liegt oder ein
Arm 34A könnte
dauerhaft mit einem Verbindermechanismus zwischen dem Arm 34A und der
Kollisionsplatte 35A an den Mittelschenkel 31 angebracht
werden. Der Arm 34A kann jede Anzahl von Ausführungsformen
annehmen, einschließlich
Verbindungselementen, solange der Arm 34A die Funktion
hat, die Kollisionsplatte von dem Mittelschenkel 31 beabstandet
in Position zu halten. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verwendet einen Verbindermechanismus so wie der Mechanismus 33,
welcher das Entfernen und Ersetzen einer Kollisionsplatte ermöglicht,
wenn die Kollisionsplatte aufgrund von Abreibung und Abnutzung das Ende
ihrer Lebensdauer erreicht hat. Ohne solche entfernbaren Kollisionsplatten
erfordert das gesamte Mischwerkzeug Entsorgung oder Wiederherstellung, wenn
die Kollisionsplatte das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat.
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Der
Verbindermechanismus 33 kann jede Anzahl von Anordnungen
annehmen, solange es die Anpassung des Profils des Werkzeugs erlaubt.
In der gezeigten Ausführungsform,
ermöglicht
der Mechanismus 33 dem Arm 34A, um die Achse des
Mittelschenkels 31 zu kippen. In der Tat formt der Mechanismus 33 ein
Artikulatorgelenk, welches dem Arm 34A ermöglicht,
jede Anzahl von Winkeln in Bezug auf den Mittelschenkel 31 anzunehmen.
Das Artikulatorgelenk ist eine einfache Mutter- und Schraubenbefestigungseinrichtung,
welche mit Standardwerkzeug so wie zum Beispiel Steckschlüsseln gelöst und festgezogen
werden kann. Jede Anzahl von sonstigen Artikulatorgelenken sind
möglich,
solange diese dem Arm 34A ermöglichen, sich zu drehen, wenn
das Gelenk gelöst
wird und starr an seinem Platz gehalten zu werden, wenn das Gelenk
einmal festgezogen ist.
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Ein
Beispiel einer alternativen Ausführungsform
eines Artikulatorgelenks 33 wird in 5 gezeigt.
Die Ausführungsform,
welche in 5 gezeigt wird, ermöglicht Artikulation
des Arms 34 in voreingestellte Positionen, welche durch
die Ausrichtung des Bolzens 45 (welcher durch das Loch 46 in
den Arm 34 läuft)
mit den ausgebohrten Löchern 41, 42, 43, und 44 festgelegt
sind, welche in der mittigen Nabe 35 ausgebildet sind.
Der Pro zess des Artikulierens des Gelenks auf diese voreingestellten
Winkel wird durch relativ einfaches Lösen und Rückziehen des Bolzens 45 erreicht.
Wenn der Bolzen 45 zurückgezogen
wird, kann der Arm 34 so repositioniert werden, dass der
Bolzen 45 sich mit einem anderen dieser Löcher 41, 42, 43,
und 44 ausrichtet und in dieses eingesetzt werden kann.
Zuletzt wird der Arm wieder an seinem Platz durch Befestigen der
Schraube 45 befestigt.
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Man
sollte erkennen können,
dass auch anderweitige Gestaltungen für rekonfigurierbare Werkzeuge
möglich
sind. zum Beispiel könnte
die vorstehende Beschreibung einer Führungskantenklappe diesen Zweck
erfüllen.
Gleichermaßen
könnte
eine bewegliche Kollisionsoberfläche,
vorzugsweise eine Kollisionsplatte, ohne einen Arm direkt mit dem
Mittelschenkel verbunden werden, um eine beabstandete Trennung zwischen
der Oberfläche
und dem Mittelschenkel bereit zu stellen. Obwohl viele solche Variationen
möglich
sind, umfasst die bevorzugte Ausführungsform jedoch einen Arm
und eine beabstandete Kollisionsplatte, wie vorstehend in Bezug
auf die 3 und 4 beschrieben
wurde.
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Die
Vorzüge
des rekonfigurierbaren Mischwerkzeugs der vorliegenden Erfindung
werden klar werden, wenn die Anpassungsvorgänge mit den Vorgänge verglichen
werden, die notwendig sind, die nicht-anpassbaren Werkzeuge nach
dem Stand der Technik auszuwechseln. Die herkömmlichen Vorgänge sind
vorstehend beschrieben und erfordern, unter anderen Schritten, das
Reinigen des Mischbehälters und
des Werkzeugs, um Zugang zu dem Verschlussmechanismus des Antriebsschaftes
der Mischmaschine zu erhalten, gefolgt vor der typischen Benutzung
des Krans oder Winde, um das Werkzeug aus dem Mischbehälter zu
heben. Im Gegensatz dazu sieht der vergleichbare Prozess zum Ändern der Konfiguration
des Mischwerkzeugs der vorliegenden Erfindung wie folgt aus (die
Zahlen sind in Bezug auf die 1 und 3,
wie anwendbar): (A) Deckel 17 wird gelöst und von der Oberseite des
Behälters 10 geöffnet; (B)
das Mischwerkzeug 16 muss zumindest teilweise durch Staubsaugen
oder Wischen in dem Bereich des Artikulatorgelenks 33 gereinigt
werden; (C) das Artikulatorgelenk 33 wird gelöst, um dem
Arm 34 (und deshalb der Kollisionsplatte 35) zu
ermöglichen,
repositioniert zu werden; (D) der Arm 34 wird auf den neuen
Winkel repositioniert, der durch die neue Rezeptur oder das neue
Produkt erforderlich ist; (D) das Artikulatorgelenk 33 wird
wieder befestigt.
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Zusammenfassend
kann man sagen, dass das Mischwerkzeug 16 der vorliegenden
Erfindung mit seinem Artikulatorgelenk signifikante Zeit-, Sicherheits-,
und Produktivitätseinsparungen
ermöglicht.
Unter diesen Vorteilen sind: 1.) Eliminierung der Notwendigkeit
eines Kranes oder einer Winde, wodurch Zeit (besonders wenn so ein
Kran oder eine Winde nicht sofort verfügbar sind) und die Anforderung
für teure
Zusatzausrüstung
so wie zum Beispiel einer Winde gespart wird; 2.) Menschliche Bediener müssen während des
Entfernens der alten Werkzeuge und des Anbringens eines neuen Werkzeugs
nicht gleichzeitig positionieren und befestigen; und 3.) Reinigungsaufgaben
sind weitgehend begrenzt und vereinfacht, da das gesamte Werkzeug
nicht für
das Ersetzen, das Handhaben, oder die Lagerung gereinigt werden
muss. Das Reinigen des Behälters 10 wird ebenso
reduziert und die Welle 14 muss überhaupt nicht gereinigt werden.
Zuletzt ist es offensichtlich weniger teuer, wenn man ein einzelnes
flexibles Mischwerkzeug für
unterschiedliche Rezepturen und Produkte verwenden kann, als ein
Inventar von Werkzeugen zu benötigen,
welche jedes Mal ersetzt werden müssen, wenn eine Rezeptur oder
ein Produkt eine unterschiedliche Werkzeugkonfiguration erfordert.
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Die
Flexibilität
des Mischwerkzeugs der vorliegenden Erfindung wird in 6 demonstriert,
welche unterschiedliche Intensitätspegel
zeigt, die mit dem Werkzeug der vorliegenden Erfindung erhalten wurden,
wenn dieses in verschiedene Positionen rekonfiguriert wird. Jede
der 4 Kurven, die in 5 gezeigt werden, zeigen Daten,
die während
des Mischens eines Xerox Toners für Xerox Docucenter 265 multifunktionaler
Drucker in einem Henschel 75-Liter Mischer erzeugt wurde. Vier Mischungen
wurden hergestellt, wobei für
alle dieselbe Geschwindigkeit verwendet wurden. Die Vertikale Achse
misst die Spezifische Leistung des Mischmotors (W/lb), welche, wie
vorstehend beschrieben wurde, als ein gutes Maß für die Mischintensität betrachtet
werden kann, wenn eine effizientes Werkzeug benutzt wird. Die horizontale
Achse misst die Zeit der Mischung. Die Kurve, die mit runden Datenpunkten
markiert ist, zeigt die Ergebnisse mit dem Arm 34, der
auf 45 Winkelgrad eingestellt ist, welcher Winkel für dieses
Experiment die größte Werkzeugprofiloberfläche bietet. Wie
man in 6 sehen kann, zeigt diese Kurve mit quadratischen
Datenpunkten, welche das größte Profil
widerspiegeln, die größte Mischintensität. Die Kurve,
die mit rautenförmigen
Datenpunkten markiert ist, zeigt die Ergebnisse mit dem Arm 34,
der auf einen Winkel von 22,5 Grad eingestellt ist, wohingegen die
Kurve, welche mit dreiecksförmigen
Datenpunkten markiert ist, die Ergebnisse zeigt, wenn der Arm 34 auf
einen Winkel von 0 Grad eingestellt ist. Diese Winkel bewirken verkleinernde
Werkzeugoberflächen
und, wie erwartet, eine sich verkleinernde Mischintensität, welche
die verkleinerten Profile widerspiegelt. Zuletzt zeigt die Kurve
mit den quadratförmigen
Datenpunkten die Ergebnisse bei Verwendung eines Henschel Mischwerkzeugs,
welches üblicherweise
verwendet wird, wenn elektrophotografische Toner gemischt werden
(dieses Werkzeug unterscheidet sich von dem Werkzeug aus 2).
Wenn das mit den Ergebnissen unter Verwendung des 45 Grad Winkels
verglichen wird, stellt das Standard- Werkzeug weniger als 50% der
Mischintensität
bereit, die durch das Werkzeug der vorliegenden Erfindung bei seinem
Maximalprofil und -intensität
geboten wird. Solche Ergebnisse sollten erwartet werden, da herkömmlichen
Werkzeugen sowohl Kollisionsplatten als auch gebogene Schleppoberflächen fehlen.
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Demgemäß schließt das Werkzeug
der vorliegenden Erfindung eine Kollisionsplatte, gewölbte Oberflächen, und
ein Artikulatorgelenk ein. Wenn dies mit den bekannten Mischwerkzeugen
nach dem Stand der Technik verglichen wird, ermöglicht die vorliegende Erfindung
eine höhere
Mischintensität
als zuvor möglich
war, ohne Schneepflug- Verdichtung vor
dem Werkzeug oder Wirbel oder Leerräumen in der Wirbelzone des
Werkzeugs. Zusätzlich
ermöglicht
das Artikulatorgelenk der vorliegenden Erfindung, dass ein einzelnes
Mischwerkzeug der vorliegenden Erfindung eine große Vielfalt
von unterschiedlichen Gestaltungen annimmt, wobei jede einen unterschiedlichen
Pegel der Mischintensität
ermöglicht,
was für
unterschiedliche Rezepturen und Produkten erforderlich sein könnte. Zusammen
ermöglichen
die Verbesserungen der vorliegenden Erfindung eine größere Mischintensität und Gesamtproduktivität und auch
Einsparungen im Hinblick auf Werkzeug- und Inventarkosten, sowie
Zeit und Sicherheit. Wenn die Vorteile auf die Herstellung von Tonern
angewendet werden, ergeben sich beträchtliche Kosteneinsparungen.
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Es
ist deshalb offensichtlich, dass hier gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Mischwerkzeug bereit gestellt worden ist, welches die Ziele
und Vorzüge,
welche vorstehend dargelegt wurden, erfüllt. Während die Erfindung in Verbindung
mit einigen Ausführungsformen
beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, dass viele Alternativen,
Modifikationen, und Variationen für den Fachmann ersichtlich
sein werden. Demgemäß ist es
beabsichtigt, all diese Alternativen, Modifikationen, und Variationen,
welche innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche fallen, einzuschließen.