墨粉生产新技术.doc

墨粉生产新技术的构想墨粉技术 2009-12-19 22:29:03 阅读71 评论1 字号：大中小订阅 中国仪器仪表事会复印科学与工程学会理事长 刘树果一、 墨粉生产技术的现况/b固态墨粉的生产方法，目前有二种，一是机械法，是当今世界的主流生产方式,此方式生产的墨粉占市场95%左右的份额。其二是化学聚合法，主要用于生产彩色墨粉，产品仅占市场5%左右的份额。机械法已被公认为是当今生产墨粉最成熟的技术，与此方法相依的原料、加工设备已形成完善的配套体系，产品质量不断提高，生产成本不断下降，生产技术也正在从垄断走向普及。但用此方法生产的墨粉也不足之处。当人们追求高分辨率图像，要求墨粉粒子粒经进一步缩小时，而且又要每一墨粉粒子的组成成份实现均一化，将会遇到不可逾越的困难，因为实现对多组份成分的每一种成分的分散分配效果达到0.51.0um以下均一，是混炼机对粘弹态的物料加工的不可逾越的困难。如果我们能对一粒一粒的墨粉进行成份定量分析的话，会发现它们的组份含量远远偏离宏观的配方比例，尽管那些大小、形状相近的粒子、也会出现物性上的很大差别。由于墨粉粒子里用粉碎方法成形的，所以粒子形状是无规则，非均匀的。在放置过程中也容易凝集而影响流动性，要想使粒子的形状近于球形，尽管我们可以用研磨或热整形方法实现整形，但由于成品率下降或耗能增加而使墨粉生产成本上升，机械法将会失去成本低的优势。鉴于上述两种原因，在显影过程中，又会在显影器中残留部分无法转移到潜像上的残粉，同时，又产生了未被转印而被刮板刮到废粉仑的废粉，所以，用机械法生产的优良墨粉转印率也只能达到85%左右。存留在显影仑与废粉仑的废粉不仅造成资源的浪费，也是污染环境的元凶。采用化学法直接集合的墨粉则只有良好的均一性，而且有着粒子呈球形的优点。以此方法生产的墨粉，流动好，转印率高，转印率可大95%以上。废粉率很低。但在生产过程中需要大量纯净淡水，一般，每生产一吨墨粉需要100吨纯水洗涤，排放这么多的洗涤水，将直接造成对环境的污染，在人类赖以生存的淡水资源急缺的今天或明天，已有科学家对这种方法提出质疑。除此之外，对洗涤过的墨粉还需干燥除水，为防止墨粉在干燥过程中结块，干燥过程要在低温的条件下进行，通常需60小时以上，这样一来，不仅生产周期长，而且也消耗更多的能量。生产成本也自然提高。在当今倡导环保与节能的大趋势下，采用聚合法制造墨粉是否附发展方向已引起许多科学家疑问。那么能否找到一种理想制造墨粉的新方法来克服机械法及化学聚合法的不足呢？我们期待的新方法应该有以下特点：墨粉粒子形形呈球形，既使墨粉粒度小于6u的情况下，不同粒子的组份成份近于一致性，在使用这种墨粉时，会表现出图像性好，转印率高，产生废粉少，它是一种既节省资源又减少环境污染的墨粉。在生产过程中，不产生污染环境的气体或液体，加工介质或产中废料能循环利用，附合循环再生与环保的未来时代要求。生产过程是安全的，大规模生产时，成本也是低的。下面，我向大家介绍的“越临界流体溶愤法”将可能是未来生产墨粉的理想方法。b二、 采用超临界流体加工技术制造墨粉的可能性/bb/b1、 什么是超临界流体目前存在于自然界的物质，在常温常压环境条件下会表现出固态、液态或气态的存在形式。例如水呈现是液态，CO2呈现气态，如果把CO2降温到-78.5，会变为固态。科学家发现当CO2处于温度为31.1，压力为7.4Mpa时会处在一个非液非气的混沌状态，此时，它具有液体对溶质的溶解性，又兼有气态物质的高扩散分散性，这时的CO2被称为是CO2的超临界流体。目前，把CO2超临界流体作为加工介质，主要应用于萃取技术。近来，美国Ferros公司把CO2超临界流体溶喷技术已应用于制造粉末涂料，实现了产业化，它为墨粉制造的新技术提供了新思路。目前湛江惠能墨业公司与上海华东理工大学合作，正在开展把CO2超临界流体做为加工介质，应用于制造墨粉的研究工作。选用CO2超临界流体作加工介质，是因为CO2资源廉价，安全性好，而且方便于在常温条件下用，没有污染环境问题，是目前应用超临界流体技术的首选材料。2、 应用超临界流体技术制造墨粉的几种方法构思溶喷法如附图所示，首先把构成墨粉组份原料（树脂、CCA、颜料、促溶济等）加到高压溶融釜内，再把容器中的空气抽空，然后用高压泵注入二氧化碳，控制t31.1,当Ps7.4Mpa后的某一压力时，使其处于能溶解热熔树脂的超临界态，启动搅拌装置，将不能溶于超临界流体的颜料等悬浮在流体中，从理论上，可认为颜料与CCA在树脂溶液中的分布可达到理想的均一化，控制溶融釜与喷雾室的压力关保持衡定，就可得到球形墨粉。如图（），如果作成像图中（b）形状的墨粉，更能使外添的SiO2发抖其活性作用。采用超临界流体喷雾造粒方法，配方中无需加腊，由于不必考虑树脂的粉碎性，对于材料的选择空间更广了。但技术难点是：高压技术，搅拌技术，及促溶剂的改性与开发，喷雾造粒的控制技术。由于溶喷法已在粉末涂料行业得到应用已取得成功，用该法制造墨粉是迟早的事情。配料系统 bB /b阀门 、加压泵、 溶料反应釜 、喷雾室、 喷嘴 二氧化碳储罐、分级机、旋风分离器 集尘器 、风机、抗溶法（GAS）/font由于CO2超临界流体直接溶解苯丙聚合物有一定困难，在没有找到理想促溶剂的情况下，可以把苯丙树脂或聚脂先溶解在某种溶剂中，并对同时加入的颜料及CCA在高压釜中搅拌，控制溶液浓度，温度使体系成为均匀的悬俘液体，然后再与超临界CO2的流体混合，由于溶剂是可溶于超临界体的，而溶质是不溶于CO2超临界流体，于是树脂携带颜料及CCA会析出形成球形微粒，有机溶剂和超临界流体形成的溶液经过解吸装置使二者分离，然后各自给予循环使用。可直接制造出微粉的球形粉体。该技术虽然还未在墨粉制造中有成功的前例，但在制药行业已有成功先例。/align聚合法该方法就是把超临界流体作为聚合反应介质使苯乙烯，甲基丙烯酸酯等单体，在超临界流体中进行聚合的方法，Desimone等人报道了在超临界二氧化碳中采用了非均相分散共聚反应，已实现了以FOA（1,1一二氢全氟代辛基丙烯酸酯）为引发剂对MMA或St的聚合，因此我们设想，参考目前化学聚合墨粉的成功经验，采用适合超临界二氧化碳流体的引发剂与表面活性剂是可以找到适合聚合墨粉的工艺条件的制造出D50为6u左右的球形洁净的粉体。由于，用此方法实现的聚合物无需用水清洗与长时间的干燥，克服了以水为介质生产墨粉的所遇到高耗水与环保问题，以及干燥过程周期长，耗能大的缺点。三、期待从上述介绍中，我们会发现采用CO2超临界流体技术制造墨粉一旦获得成功，那么这种方法将汇