環(huán)保香味墨粉及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于成像顯影設(shè)備的耗材領(lǐng)域，例如打印機(jī)、復(fù)印件等設(shè)備使用的耗材，具 體涉及具有香味的由環(huán)保材料制成的墨粉。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電子照相工藝和靜電記錄工藝中，通過在均勻帶電的感光體上進(jìn)行曝光過程， 從而形成靜電潛像，調(diào)色劑附著到該靜電淺像上以形成調(diào)色劑圖像，然后，將調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn) 印到轉(zhuǎn)印部件上(通常為紙)，隨之，使用各種方法(例如，加熱工藝、壓制工藝或溶劑蒸發(fā)工 藝）將所轉(zhuǎn)印的調(diào)色劑圖像定影到紙上。通常，在定影過程中，具有調(diào)色劑圖像的紙?jiān)诙ㄓ?輥和壓力輥之間通過，然后，通過加熱和壓制，將調(diào)色劑融化滲透到紙張中，從而形成穩(wěn)定 的圖像。
[0003] 苯乙烯丙烯酸樹脂或聚酯樹脂是激光打印機(jī)、復(fù)印件所使用的墨粉的主要材料， 而這兩種樹脂主要來源是從石油中進(jìn)行提煉。通常，使用石油提煉而成的樹脂得到的墨粉 在加熱顯影的過程中會(huì)有殘留單體釋出，并且這些單體具有刺激性氣味，影響辦公環(huán)境及 人員的健康呼吸，在人類日益重視生活品質(zhì)和身體健康的前提下，這一情況尤為突出。另一 方面，由石油制得的樹脂材料，一方面，石油是非再生資源，大量開發(fā)和過度使用石油資源 會(huì)對(duì)人類的未來發(fā)展造成隱患；另一方面，這些樹脂在制造時(shí)和報(bào)廢后均會(huì)產(chǎn)生二氧化碳， 從而會(huì)加劇全球變暖，影響人類和地球的可持續(xù)發(fā)展。
[0004] 鑒于以上缺陷，近年來，人們開始利用非石油類高分子材料來替代墨粉中的上述 兩種樹脂材料，此類替代樹脂雖然在一定程度上緩解了石油消耗的問題，但是這種材料是 通過化學(xué)單體聚合而成，打印過程中同樣會(huì)因單體釋放而產(chǎn)生異味，影響人的嗅覺和健康。
[0005] 生物樹脂，特別是聚乳酸（PLA)聚合物樹脂，這種材料是以大豆、黃豆、玉米等植物 的果實(shí)為原材料制成的生物高聚物。聚乳酸樹脂主要由乳酸聚合物組成，主要包括結(jié)晶、部 分結(jié)晶和無定形顆粒三種。聚乳酸樹脂與其它以石油為原材料生產(chǎn)的樹脂不同的地方是其 在自然界中可自行降解，對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染。由該樹脂做成的產(chǎn)品，在被廢棄后堆積在土 壤中，其結(jié)構(gòu)中不斷重復(fù)的乳酸鏈可發(fā)生兩步降解反應(yīng)。首先，堆積肥料的溫度和濕度能夠 破壞聚合物分子鏈，使大分子鏈打斷成為小分子鏈，小分子鏈再被打斷成為乳酸分子。其 次，土壤和堆積物中的微生物會(huì)使小分子鏈聚合物和乳酸分子轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)，由于乳酸大 量存在于自然界中，大量的有機(jī)物可以代謝乳酸，至少真菌和細(xì)菌都參與了聚合物降解，最 后代謝的最終產(chǎn)物是二氧化碳、水、腐殖質(zhì)和土壤養(yǎng)分。另外聚乳酸（PLA)已經(jīng)通過美國食 品藥品監(jiān)督管理局（FDA)的批注，證實(shí)其對(duì)人體安全、無副作用，并且已經(jīng)在食品和藥品方 面得到了應(yīng)用。
[0006] 申請?zhí)枮镃N201010265119. 3的中國發(fā)明專利申請公開了一種環(huán)保顯影劑，這種 環(huán)保顯影劑包括石油基樹脂和生物樹脂，雖然生物樹脂涵蓋了聚乳酸樹脂，但是其組份之 中仍具有石油基樹脂，在打印過程中仍然會(huì)存在異味。申請?zhí)枮镃N201210447391. 2的中國 發(fā)明專利申請公開了一種香型墨粉，這種墨粉之中包括了苯丙樹脂和香料，雖然利用香料 所散發(fā)出的味道，可以遮蔽苯丙樹脂在打印過程中產(chǎn)生的異味，但是這種消除異味的方案 只能夠在表面上起到作用，實(shí)際上異味仍然會(huì)經(jīng)過呼吸道而進(jìn)入人體，仍然會(huì)造成操作人 員的健康隱患。
[0007] 因此，市場上迫切需要提供了一種帶有香味的環(huán)保健康的墨粉，既環(huán)保又能改善 辦公環(huán)境，從而符合社會(huì)和人類的可持續(xù)健康發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 基于現(xiàn)有技術(shù)中用于成像設(shè)備上的墨粉存在的問題，本發(fā)明的第一目的是提供 一種環(huán)保香味墨粉。本發(fā)明的另一目的是提供兩種環(huán)保香味墨粉的制造方法。
[0009] 本發(fā)明提供的環(huán)保香味墨粉，包括以下質(zhì)量份配比的組份：聚乳酸樹脂為40至95 份；著色劑為3至50份；脫模劑為1至10份；電荷控制劑為0. 3至5份；香味劑為0. 01至 5份；外添加劑為0. 5至5份；聚乳酸樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg為50°C至70°C，且軟化點(diǎn) 溫度T1/2為IKTC至170°C ;聚乳酸樹脂的水分的含量小于250ppm。
[0010] 采取上述方案，墨粉的主要成分為聚乳酸樹脂材料，環(huán)保性能優(yōu)異，并且對(duì)人體無 害；墨粉中的香味劑成分可以使得墨粉在打印過程中散發(fā)出芳香氣味，使得操作人員心曠 神怡，從而提升用戶使用的舒適度。另外，聚乳酸這種物質(zhì)是高分子聚合物，其涵蓋的玻璃 化轉(zhuǎn)變溫度Tg以及軟化點(diǎn)溫度T1/2的范圍較寬，而在研發(fā)過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚乳酸樹脂的玻 璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg為50°C至70°C，且軟化點(diǎn)溫度T1/2為IKTC至170°C的時(shí)候，得到的墨粉 才能夠應(yīng)用至打印機(jī)上而得到性質(zhì)穩(wěn)定的圖像。再另一方面，在墨粉的制造過程中，熔融混 煉過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生粘度過低的問題，而粘度過低會(huì)直接導(dǎo)致墨粉的打印性能降低，經(jīng)過 反復(fù)實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)聚乳酸樹脂中的水分是決定粘度的一個(gè)重要因素，而當(dāng)聚乳酸樹脂的水 分控制在250ppm以下時(shí)，能夠得到粘度合適的墨粉。
[0011] 一個(gè)優(yōu)選的方案是，聚乳酸樹脂的水分的含量小于l〇〇PPm。
[0012] 采取上述方案，墨粉的熔融過程中的粘度得到進(jìn)一步改善，墨粉性能得到進(jìn)一步 提升。
[0013] 一個(gè)優(yōu)選的方案是，外添加劑為氣相二氧化硅和/或碳化硅和/或鈦酸鍶和/或 鈦酸鋇和/或硬脂酸鹽和/或金屬氧化物和/或聚偏二氟乙烯。
[0014] 采取上述方案，當(dāng)加入不同種類的外添加劑后，可以相應(yīng)改良墨粉的性能。
[0015] -個(gè)優(yōu)選的方案是，香味劑為食用香精或香料；香料為植物提取型香料，香料為檸 檬和/或熏衣草和/或茉莉和/或玫瑰和/或桂花和/或薄荷和/或丁香。
[0016] 一個(gè)優(yōu)選的方案是，香精為水質(zhì)態(tài)或粉末狀，且粉末狀的香精的平均粒徑粒徑為5 納米至200納米。
[0017] 采取上述方案，香精的形態(tài)主要包括油質(zhì)、水質(zhì)、粉末狀和乳狀等，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后，發(fā) 現(xiàn)加入水質(zhì)或粉末狀的香精得到的墨粉的分散效果最好，且粉末狀的平均粒徑控制在5納 米至200納米的范圍。
[0018] 一個(gè)優(yōu)選的方案是，著色劑為炭黑和/或磁性材料和/或黃色著色劑和/或洋紅 色著色劑和/或青色著色劑；脫模劑為下列物質(zhì)中的至少一種：聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、微晶 蠟、石蠟、費(fèi)托蠟、氧化聚乙烯蠟、巴西棕櫚蠟、褐煤酸酯蠟、脫酸巴西棕櫚蠟；電荷控制劑為 負(fù)電性電荷控制劑或者正電性電荷控制劑，負(fù)電性電荷控制劑為有機(jī)金屬絡(luò)合物和/或螯 合物，正電性電荷控制劑為苯胺黑和/或者苯胺黑的改性產(chǎn)物；磁性材料為下列物質(zhì)中的 至少一種：四氧化三鐵、Y-三氧化二鐵、磁鐵礦粉末、氧化鋅鐵、氧化釔鐵、氧化鈣鐵、氧化 釓鐵、氧化銅鐵、氧化鉛鐵、氧化鎳鐵、氧化釹鐵、氧化鋇鐵、氧化鎂鐵、氧化錳鐵、氧化鑭鐵、 鐵粉、鈷粉或者鎳粉。
[0019] 進(jìn)一步優(yōu)選的方案是，黃色著色劑為下列物質(zhì)中的至少一種：縮氮化合物、異吲哚 啉酮化合物、蒽醌化合物、偶氮金屬絡(luò)合物或者烯丙基酰亞胺化合物；洋紅色著色劑為下列 物質(zhì)中的至少一種：縮氮化合物、蒽醌化合物、喹丫啶酮化合物、萘酚化合物、苯并咪唑化合 物或者硫靛化合物；青色著色劑為下列物質(zhì)中的至少一種：銅酞箐化合物或者銅酞箐衍生 物或者蒽醌化合物。
[0020] 本發(fā)明提供的第一種環(huán)保香味墨粉的制造方法，包括以下步驟：將40至95質(zhì)量份 的聚乳酸樹脂、3至50質(zhì)量份的著色劑、1至10質(zhì)量份的脫模劑、0. 3至5質(zhì)量份的電荷控 制劑、〇. 01至5質(zhì)量份的香味劑，經(jīng)過預(yù)混合、熔融混煉、冷卻、粗粉碎、微粉碎、分級(jí)，加入 〇. 5至5質(zhì)量份的外添加劑進(jìn)行混合，篩分，得到環(huán)保香味墨粉。
[0021] 本發(fā)明提供的第二種環(huán)保香味墨粉的制造方法，包括以下步驟：將40至95質(zhì)量 份的聚乳酸樹脂、3至50質(zhì)量份的著色劑、1至10質(zhì)量份的脫模劑、0. 3至5質(zhì)量份的電荷 控制劑，經(jīng)過預(yù)混合、熔融混煉、冷卻、粗粉碎、微粉碎、分級(jí)，加入0. 01至5質(zhì)量份的香味劑 以及0. 5至5質(zhì)量份的外添加劑進(jìn)行后混合，篩分，得到環(huán)保香味墨粉。
[0022] 采取上述方案，相對(duì)于第一種制造方法，第二種制造方法的香味劑在分級(jí)后與外 添加劑一同混合而加入，這樣的方案得到的墨粉的香味劑分散更加均一，人體嗅覺感知更 趨舒適。造成這樣的原因應(yīng)該是外添加劑的作用有助于香味劑的進(jìn)一步分散，特別是當(dāng)外 添加劑中含有氣相二氧化娃的時(shí)候，分散效果最佳。
[0023] -個(gè)優(yōu)選的方案是，在預(yù)混合以及后混合過程中，使用亨舍爾高速機(jī)進(jìn)行混合； 在篩分過程中，使用超聲振動(dòng)篩機(jī)進(jìn)行過篩；在熔融混煉過程中，熔體溫度控制在IKTC至 150°C ;在冷卻過程中，使用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行快速冷卻；在經(jīng)過粗粉碎過程后，得到的粉體的粒度 控制在0. 1毫米至1毫米；在經(jīng)過分級(jí)過程后，得到的粉體的平均粒徑為7微米至15微 米，且大于5微米的顆粒數(shù)目的數(shù)量百分比在75%以上。碳粉包括以下重量百分比的組份： 粘合樹脂為85%至90%;著色劑為4%至7% ;電荷控制劑為0. 1%至3% ;脫模劑為1%至5% ; 磁性材料為1%至6%。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本發(fā)明中，聚乳酸樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg為50°C至70°C，且軟化點(diǎn)溫度T1/2 為IKTC至170°C ;聚乳酸樹脂的水分的含量小于250ppm，優(yōu)選的是小于lOOppm。
[0025] 外添加劑至少包括以下物質(zhì)中的一種：氣相二氧化硅、碳化硅、鈦酸鍶、鈦酸鋇、硬 脂酸鹽、金屬氧化物、聚偏二氟乙烯。
[0026] 香味劑為食用香精或香料；香料為植物提取型香料，香料至少包括以下物質(zhì)中的 一種：檸檬、熏衣草、茉莉、玫瑰、桂花、薄荷、丁香。
[0027] 香精的形態(tài)主要包括油質(zhì)、水質(zhì)、粉末狀和乳狀等。
[0028] 著色劑可以為炭黑、磁性材料、黃色著色劑、洋紅色著色劑、青色著色劑中的一種。
[0029] 黃色著色劑為下列物質(zhì)中的至少一種：縮氮化合物、異吲哚啉酮化合物、蒽醌化合 物、偶氮金屬絡(luò)合物或者烯丙基酰亞胺化合物。黃色著色劑還可以選?。篶. I顏料黃12、13、 14、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147 和 168。
[0030] 洋紅色著色劑為下列物質(zhì)中的至少一種：縮氮化合物、蒽醌化合物、喹丫啶酮化合 物、萘酚化合物、苯并咪唑化合物或者硫靛化合物；洋紅色著色劑還可以選?。篊. I顏料紅 2、3、5、6、7、23、48 :2、48 :3、48 :4、57 :1、84 :1、144、146、166、169、177、184、185