激光打印機(jī)用墨粉的制作方法
【專利摘要】本技術(shù)方案精選墨粉中關(guān)鍵的原材料樹脂，提高了墨粉的性能；拓寬了著色劑的選擇范圍，墨粉的使用范圍擴(kuò)大；制造和使用安全環(huán)保。
【專利說(shuō)明】激光打印機(jī)用墨粉
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本申請(qǐng)涉及計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備信息輸出耗材，具體涉及激光打印機(jī)/復(fù)印機(jī)/傳真機(jī)用彩色墨粉。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004]自從1993年出現(xiàn)首例商業(yè)單色墨粉，1998年出現(xiàn)首例商業(yè)彩色墨粉以來(lái)，由于激光打印需求的快速發(fā)展，激光打印機(jī)/復(fù)印機(jī)/傳真機(jī)耗材墨粉技術(shù)發(fā)展很快。墨粉按帶電的極性可以分為:正電粉和負(fù)電粉；按磁性能可以分為:有磁粉和非磁粉；按組份可以分為:單組份和雙組分。從墨粉組成看，由樹脂、顏料、添加劑等成份組成。從墨粉的制造方法看，有直接聚合法和熔融粉碎法等。其加工與制造涉及到超細(xì)加工、化工、復(fù)合材料等學(xué)科的內(nèi)容，是世界上公認(rèn)的高科技產(chǎn)品。
[0005]激光打印機(jī)是將激光掃描技術(shù)和電子顯像技術(shù)相結(jié)合的非擊打輸出設(shè)備。根據(jù)機(jī)型的不同，打印功能也有區(qū)別，但其工作原理基本相同，都要經(jīng)過(guò):充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)印、消電、清潔、定影七道工序，其中有五道工序是圍繞感光鼓進(jìn)行的。當(dāng)把要打印的文本或圖像輸入到計(jì)算機(jī)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。然后由打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序轉(zhuǎn)換成打印機(jī)可以識(shí)別的打印命令(打印機(jī)語(yǔ)言)送到高頻驅(qū)動(dòng)電路，以控制激光發(fā)射器的開與關(guān)，形成點(diǎn)陣激光束，再經(jīng)掃描轉(zhuǎn)鏡對(duì)電子顯像系統(tǒng)中的感光鼓進(jìn)行軸向掃描曝光，縱向掃描由感光鼓的自身旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。感光鼓是一個(gè)光敏器件，有受光導(dǎo)通的特性。表面的光導(dǎo)涂層在掃描曝光前，由充電輥充上均勻電荷。當(dāng)激光束以點(diǎn)陣形式掃射到感光鼓上時(shí)，被掃描的點(diǎn)因曝光而導(dǎo)通，電荷由導(dǎo)電基對(duì)地迅速釋放。沒(méi)有曝光的點(diǎn)仍然維持原有電荷，這樣在感光鼓表面就形成了一幅電位差潛像(靜電潛像)，當(dāng)帶有靜電潛像的感光鼓旋轉(zhuǎn)到載有墨粉磁輥的位置時(shí)，帶相反電荷的墨粉被吸附到感光鼓表面形成了墨粉圖像。當(dāng)載有墨粉圖像的感光鼓繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，到達(dá)圖像轉(zhuǎn)移裝置時(shí)，一張打印紙也同時(shí)被送到感光鼓與圖像轉(zhuǎn)移裝置的中間，此時(shí)圖像轉(zhuǎn)移裝置在打印紙背面施放一個(gè)強(qiáng)電壓，將感光鼓上的墨粉像吸引到打印紙上，再將載有墨粉圖像的打印紙上送入高溫定影裝置加溫、加壓熱熔，墨粉熔化后浸入到打印紙中，最后輸出的就是打印好的文本或圖像。
[0006]樹脂在墨粉中所占比例約為30-90%，實(shí)際上墨粉就是一種被染了色的熱熔性樹月旨，它的作用是在圖像定影的過(guò)程中，將墨粉中的各種成分通過(guò)加熱、加壓固定在紙上，因此樹脂的性能對(duì)墨粉的質(zhì)量和穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。常規(guī)技術(shù)中用于制作墨粉的樹脂是選用如丙烯酸類，苯乙烯類，酚醛，氯醋，聚酯樹脂等等，由于技術(shù)發(fā)展的時(shí)代局限性，這些樹脂的粘合性能和熱熔性能、化學(xué)穩(wěn)定性還有待提高，還不能滿足激光打印/復(fù)印/傳真高效率、無(wú)故障、應(yīng)用廣的需要。
[0007]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 申請(qǐng)人:在長(zhǎng)期的技術(shù)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，改性丙烯酸樹脂和改性聚氨酯樹脂具有異乎尋常的粘合性能和熱熔性能好、化學(xué)穩(wěn)定性高的特征。
[0009]所述改性丙烯酸樹脂是環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅、有機(jī)氟、聚氨酯樹脂中至少一種改性的丙烯酸樹脂；改性丙烯酸樹脂可以是固體微粒或者是乳液，粒徑5-8微米。
[0010]所述改性聚氨酯樹脂選自:環(huán)氧樹脂-聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯-聚氨酯樹脂、蓖麻油-丙烯酸酯-聚氨酯樹脂、丙烯酸酯-聚氨酯樹脂、有機(jī)硅-聚氨酯樹脂、有機(jī)硅-丙烯酸酯-聚氨酯樹脂、氟硅-聚氨酯樹脂、氟改性聚氨酯樹脂、脂肪族聚氨酯樹脂、聚酯-聚氨酯樹脂、聚醚-聚氨酯樹脂、聚脲-聚氨酯樹脂等中的至少一種；改性聚氨酯樹脂是固體微粒或者是乳液，粒徑5-8微米。
[0011]丙烯酸樹脂和聚氨酯樹脂改性后兼有各種改性的樹脂的優(yōu)點(diǎn)，外觀清澈透明-淡黃半透明，粒徑〈I O O納米，分子量和軟硬度可調(diào)節(jié)，增加定影牢固度和減少重影機(jī)率，以及較佳的荷質(zhì)比；成膜后全透明，不影響著色劑發(fā)色；優(yōu)異的耐水性和耐化學(xué)試劑性，超常的耐高溫性和耐低溫性，化學(xué)性能極其穩(wěn)定，耐候性能非常好；其次，其軟化溫度和玻璃化溫度，根據(jù)激光打印機(jī)墨粉的軟化點(diǎn)、熔融指數(shù)、結(jié)塊溫度，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)過(guò)程中的單體比例，任意調(diào)節(jié)；或者制備兩種以上熔點(diǎn)的樹脂復(fù)配滿足墨粉熔點(diǎn)較寬的需要，甚至通過(guò)選擇各種激光打印機(jī)的通用參數(shù)制造通用的樹脂，熱熔性能完全滿足激光打印技術(shù)的要求；同時(shí)，其具有優(yōu)異的粘接性能。各項(xiàng)指標(biāo)都滿足GB/T28032-2011《靜電成像墨粉用樹脂》的要求，甚至高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
[0012]本申請(qǐng)激光打印機(jī)/復(fù)印機(jī)/傳真機(jī)用彩色墨粉的技術(shù)方案為:以重量百分比計(jì)，液/固混合的以固含量計(jì)
著色劑 1-50%
改性丙烯酸樹脂和/或改性聚氨酯樹脂30-90%
電荷控制劑0.5-10%
脫模劑 0.5-5%
表面處理劑0.5-5%
作為優(yōu)選:本技術(shù)方案還可以添加任何提高其性能的常規(guī)助劑。
[0013]本申請(qǐng)的著色劑，可以選擇常規(guī)技術(shù)中的水溶性染料、溶劑染料、分散染料、有機(jī)顏料、無(wú)機(jī)顏料、金屬光澤顏料、陶瓷色料中的至少一種為著色劑，著色劑微粒的粒徑要求5-8微米，包含各種色相。如果使用陶瓷色料的激光打印墨粉是作為打印陶瓷用途，需要高溫熔化時(shí)，在墨粉中優(yōu)選添加陶瓷色料0.5-1倍的陶瓷熔劑。陶瓷熔劑是現(xiàn)有陶瓷技術(shù)使用的。
[0014]選用水溶性染料和分散染料制備墨粉時(shí)，優(yōu)選熔融粉碎法的制備方法。其它非水溶著色劑制備墨粉時(shí)，可以使用熔融粉碎法的制備方法，優(yōu)選直接聚合法的制備方法。
[0015]本申請(qǐng)的電荷控制劑，是指常規(guī)技術(shù)中二苯乙醇酸金屬絡(luò)合物類、季銨鹽類、水楊酸金屬絡(luò)合物類、偶氮金屬絡(luò)合物類，粒徑5-8微米。
[0016]本申請(qǐng)的脫模劑，是指常規(guī)技術(shù)中粒徑5-8微米的二氧化硅、二氧化鈦、鈦酸鍶。
[0017]本申請(qǐng)的表面處理劑，是指常規(guī)技術(shù)中聚乙烯蠟、石蠟、費(fèi)-托合成蠟、巴西棕櫚蠟、烴蠟、酯蠟、蠟乳液在5-8微米的蠟類。
[0018]本申請(qǐng)的技術(shù)方案的優(yōu)勢(shì)和有益效果是:
1.精選升級(jí)墨粉中最關(guān)鍵的原材料樹脂，改性丙烯酸樹脂和/或改性聚氨酯樹脂作為墨粉的主體原材料，墨粉有較佳荷質(zhì)比，增加定影牢固度和減少重影，提高墨粉穩(wěn)定性和耐候性，軟化點(diǎn)、熔融指數(shù)、結(jié)塊溫度任意調(diào)節(jié)，滿足激光打印/復(fù)印/傳真高效率、無(wú)故障、應(yīng)用廣的需要。
[0019]拓寬了著色劑的選擇范圍，墨粉使用范圍擴(kuò)大。
[0020].生產(chǎn)過(guò)程和使用過(guò)程安全環(huán)保，無(wú)有害物質(zhì)排放。
[0021]

【具體實(shí)施方式】
[0022]結(jié)合【具體實(shí)施方式】闡述本發(fā)明；但不能將具體實(shí)施例看作對(duì)本發(fā)明的限制；本申請(qǐng)以重量百分比計(jì)量，液/固混合的原材料以固含量計(jì)算。
[0023]實(shí)施例1:直接聚合法制備墨粉
組分(重量g):乳化劑(3)水(100)丙烯酸丁酯(BA) (30)苯乙烯(St) (30)丙烯酸(AA) (5)過(guò)硫酸銨(AP) (2)乙烯基三乙氧基硅烷(DB-151) (8) 甲基丙烯酸十二氟庚脂(3) C.1.顏料紅122 (10)十六烷基三甲基溴化銨(2)聚乙烯蠟(3) 二氧化硅
(3)鈦酸銀(2) 二氧化鈦(I)
過(guò)程和步驟:
Cl)將四分之三的乳化劑[壬基酚聚氧乙烯醚(0P-10)和十二烷基硫酸鈉(K12)以2:
I的質(zhì)量比]加入水中，攪拌溶解；然后加入丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)、丙烯酸(AA)混合單體，十六烷基三甲基溴化銨、聚乙烯蠟，加入C.1.顏料紅122，二氧化硅、二氧化鈦、鈦酸鍶，強(qiáng)力攪拌30分鐘，直到微粒的粒徑在5-8微米以下，制成預(yù)乳化液。
[0024](2)另將引發(fā)劑過(guò)硫酸銨(AP)融入水中，配成溶液。在裝有回流冷凝管、電動(dòng)攪拌器、恒壓滴液漏斗和溫度計(jì)的250毫升四口燒瓶中，加入適量碳酸氫鈉、水和剩余的乳化齊U，升溫至60°C，加入部分引發(fā)劑溶液，在30分鐘內(nèi)滴加約1/5的預(yù)乳化液，在75-80°C保溫1-2小時(shí)；將乙烯基三乙氧基硅烷(DB-151)和含氟單體以一定比例混入剩余預(yù)乳化液中，在2-3小時(shí)內(nèi)將預(yù)乳化液和剩余引發(fā)劑溶液滴入燒瓶中，滴完后保溫反應(yīng)1-2小時(shí)；降溫至40°C以下，用氨水調(diào)節(jié)PH值至7-8。微粒的粒徑5-9微米。
[0025](3)洗滌，分離聚合產(chǎn)物，自然晾干，得到直接聚合紅色墨粉。
[0026]實(shí)施例2:直接聚合法制備墨粉
將實(shí)施例1中的C.1.顏料紅122，用炭黑10克替代，重復(fù)上述步驟，得到直接聚合黑色墨粉O
[0027]實(shí)施例3:直接聚合法制備墨粉
(I)將90毫升的溶劑與0.1mol的甲苯二異氰酸酯混合后加入氮?dú)獗Ｗo(hù)的三口燒瓶中，加入10克鐠黃色料，水楊酸金屬絡(luò)合物電荷控制劑3克，聚乙烯蠟3克，二氧化硅3克，并滴加三滴催化劑二丁基錫二月桂酸酯，升溫至60°C (用丙酮作溶劑時(shí)反應(yīng)溫度略低)，慢慢滴加一定量的有機(jī)硅(端羥基硅油)，1.5小時(shí)左右滴完，繼續(xù)反應(yīng)1.5小時(shí)；然后滴加一定量的聚異丙二醇(Mn=100), 1.5小時(shí)左右滴完，繼續(xù)反應(yīng)1.5小時(shí)；冷卻到室溫。
[0028](2)迅速取出第一步反應(yīng)產(chǎn)物，置于恒壓滴液漏斗中，向反應(yīng)器中加入0.1lmol的二羥甲基丙酸的N，N-二甲基甲酰胺溶液(用90毫升溶解，并事先放入烘箱中加熱溶解完全)，升溫至60°C滴加反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)3小時(shí)后，冷卻至室溫，得初產(chǎn)品。
[0029](3)將初產(chǎn)品用去離子水沉淀，洗去溶劑等，再用10%氫氧化鈉溶液中和，高速攪拌乳化，微孔濾膜過(guò)濾，微粒的粒徑在5-9微米，自然晾干，得到直接聚合黃色墨粉。
[0030]實(shí)施例4:直接聚合法制備墨粉
將實(shí)施例3的鐠黃色料用10克C.1.溶劑藍(lán)97替代，重復(fù)上述步驟，得到直接聚合藍(lán)色墨粉。
[0031]實(shí)施例5:熔融粉碎法制備墨粉
原料:直接黃10克有機(jī)硅氟-丙烯酸樹脂20克環(huán)氧樹脂-聚氨酯樹脂30克十六烷基三甲基溴化銨10克脫模劑二氧化硅3克表面處理劑石蠟3克
方法:(I)將上述除二氧化硅的原材料倒入攪拌器中，充分混合均勻，制成混合料。
[0032](2)將混合料投入擠塑機(jī)中，在90_150°C下將混合料擠成碎片。
[0033](3)用粉碎機(jī)將上述碎片粉碎為20-30微米的碎粉。
[0034](4)用壓力6-7公斤/平方米的空氣進(jìn)行氣流粉碎，用3000-5000轉(zhuǎn)/分鐘的分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，收集器處理，得到5-9微米的初產(chǎn)品。
[0035](5)加入二氧化硅，用900轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌機(jī)混合3-4分鐘，使其流動(dòng)性大于20%。
[0036](6)用250目的篩網(wǎng)過(guò)篩，制得熔融粉碎法的黃色墨粉。
[0037]實(shí)施例6:熔融粉碎法制備墨粉
將實(shí)施例5的著色劑用C.1.分散紅167代替，重復(fù)上述步驟，制得熔融粉碎法的紅色墨粉O
[0038]實(shí)施例7-9:對(duì)實(shí)施例1、3、5進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)施例1檢測(cè)結(jié)果是實(shí)施例7，實(shí)施例3檢測(cè)結(jié)果是實(shí)施例8，實(shí)施例5檢測(cè)結(jié)果是實(shí)施例9，綜合墨粉性能和打印效果共檢測(cè)10項(xiàng)目。

【權(quán)利要求】
1.激光打印機(jī)/復(fù)印機(jī)/傳真機(jī)用彩色墨粉，其特征是:以重量百分比計(jì)，液/固混合的以固含量計(jì)，著色劑1-50%，改性丙烯酸樹脂和/或改性聚氨酯樹脂30-90%，電荷控制劑0.5-10%，脫模劑0.5-5%，表面處理劑0.5-5%。
2.權(quán)利要求1所述的彩色墨粉，其特征是:改性丙烯酸樹脂是環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅、有機(jī)氟、聚氨酯樹脂中至少一種改性的丙烯酸樹脂；改性丙烯酸樹脂可以是固體微?；蛘呤侨橐海?-8微米。
3.權(quán)利要求1所述的彩色墨粉，其特征是:改性聚氨酯樹脂選自:環(huán)氧樹脂-聚氨酯樹月旨、環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯-聚氨酯樹脂、蓖麻油-丙烯酸酯-聚氨酯樹脂、丙烯酸酯-聚氨酯樹脂、有機(jī)硅-聚氨酯樹脂、有機(jī)硅-丙烯酸酯-聚氨酯樹脂、氟硅-聚氨酯樹脂、氟改性聚氨酯樹脂、脂肪族聚氨酯樹脂、聚酯-聚氨酯樹脂、聚醚-聚氨酯樹脂、聚脲-聚氨酯樹脂等中的至少一種；改性聚氨酯樹脂是固體微?；蛘呤侨橐?，粒徑5-8微米。
4.權(quán)利要求1所述的彩色墨粉，其特征是:著色劑是水溶性染料、溶劑染料、分散染料、有機(jī)顏料、無(wú)機(jī)顏料、金屬光澤顏料、陶瓷色料中的至少一種，粒徑5-8微米。
5.權(quán)利要求1所述的彩色墨粉的制備方法，其特征是:著色劑是水溶性的，采用熔融粉碎法制備。
6.權(quán)利要求1所述的彩色墨粉的制備方法，其特征是:著色劑是非水溶性的，采用熔融粉碎法或直接聚合法制備。
7.權(quán)利要求1所述的彩色墨粉，其特征是:著色劑是陶瓷色料，為陶瓷顯色用途，有高溫融熔步驟時(shí)，添加色料0.5-1倍的陶瓷熔劑。
【文檔編號(hào)】G03G9/087GK104133352SQ201410388701
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月9日
【發(fā)明者】魯繼烈 申請(qǐng)人:魯繼烈