專利名稱：氣流分級機和生產調色劑的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用附壁效應將粉末分級的氣流分級機和利用這樣一個分級機生產靜電影像顯影用調色劑的工藝。更具體地說，本發(fā)明涉及一種氣流分級機，它在粉末經過氣流時利用附壁效應和按粉末中各顆粒的顆粒大小產生的慣性作用和離心力的不同將粉末按給定的顆粒尺寸分開以使得能高效地將含重均顆粒直徑為20μm或更小的顆粒的量為50％或更大晶粉未分出，本發(fā)明還涉及一種使用這種分級機生產調色劑的工藝。
就粉末分級來說，有多種類型的氣流分級機。其中，有使用旋轉刮刀的分級機和不帶移動部件的分級機。不帶移動部件的分級機包括固定壁離心分級機和慣性分級機，就利用慣性的分級機來說，Loflier，F.和K.Maly，Symposiumon Powder Technology D2(1981)公開的作為NittetsuKogyo的產品為商業(yè)上可得的彎頭噴射分級機(Elbow JETClassifers)和Okuda，S.和Yasukuni，J.在Proc of InternationalSymposium on Powder Technology′81，771(1981)公開的分級機作為建議的慣性分級機用于顆粒直徑小的粉末的分級。
在上述氣流分級機中，如圖15和16所示，進料粉末從有一個向分級區(qū)的排放口開口的供料噴嘴16和氣流一起以高速噴入分級腔32的分級區(qū)中。在分級腔中，通過沿附壁塊26滾動的弧形氣流產生的離心力的作用粉末被分成粗粉末組分，中級粉末組分和細粉末組分，有一漸細端部的分級刀裝置117和118將它們各自分開。
但是在這種常規(guī)的分級機101中，研細的進料(進料粉末)是由供料噴嘴16送入的，在此流經一漸細的管的內部的進料粉末需在一個與管壁平行向前的驅動力作用下流動。在供料噴嘴16中，進料粉末流經其上部時被粗分為上流和下流部分。上流中含有大量的輕細粉末，下流中含有大量的粗重粉末。由于各部分粉末中的顆粒彼此獨立地流動，它們被送入分級腔時形成的獨立軌道各不相同，粗粉末擾亂了上流中細粉末的軌跡。因此難于進一步提高分級精度，當對含有大量顆粒直徑為20μm或更大的顆粒的粉末分級時分級的精度下降。
就調色劑中的粘合劑樹脂來說，常常采用那些熔點低，軟化溫度低，玻璃化臨界點低的樹脂。當將含有這種樹脂的粉末送入分級區(qū)分級時，這些顆?？赡軙吃诨蛉壅吃诜旨墮C的內部。
近年，作為復印機中的節(jié)能手段，常采用軟材料如蠟作為粘合劑樹脂以使調色劑由壓力在記錄介質如轉印介質上定影，和即使是在熱定影方式中，仍得到更高的定影速度或采用低玻璃化臨界點的粘合劑樹脂或低軟化溫度的粘合劑樹脂以降低定影所需的粉末和在較低溫度下定影。
另外，為提高復印機或打印機中的圖象質量，調色劑顆粒作得越來越細。一般說來，材料越細，顆粒間的作用力越大。對于樹脂顆粒和調色劑顆粒也是同樣，這些顆粒變小使得它們更易于聚集。
一旦一外力如沖力或摩擦力作用在上述顆粒的聚集體上，這顆顆?？赡軙车焦┝戏勰┤肟诟浇蛉鐖D17所示的那種供料系統的高壓氣入口附近以及熔粘到分級機的內部。尤其是，這些顆粒往往會粘到分級刀的尖部。一旦產生這種情況，分級精度降低分級和不能穩(wěn)定地運行，因此不能長期得到高質量的分級粉末。
從這些問題出發(fā)，需要尋找一種能穩(wěn)定和有效地高精度地將細樹脂粉末尤其是調色劑分級的氣流分級機。
本發(fā)明的目的之一是提供一種解決了上述問題的氣流分級機和一種采用這種分級機生產調色劑的工藝。
本發(fā)明的另一目的是提供一種由于可以準確設定分級點而保證高分級精度的能高效生產有準確顆粒大小分布的粉末的氣流分級機，和使用這種分級機生產調色劑的工藝。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種不會造成粉末顆粒熔粘在分級機內，不會造成分級點變化而穩(wěn)定地分級的氣流分級機，和使用這種分級機生產調色劑的工藝。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種可使分級點在一寬范圍內變化的氣流分級機，和一種使用這種分級機生產調色劑的工藝。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種可使分級點在短時間內變化的氣流分級機，和使用這種分級機生產調色劑的工藝。
本發(fā)明提供的氣流分級機包括一個在作用于顆粒的慣性力和作用于由于分級區(qū)內的附壁效應而成弧形的氣流的離心力的作用下將從供料噴嘴送入的進料粉末至少分成粗粉末組分，中粉末組分和細粉末組分的一種氣流分級裝置，其中所述的分級區(qū)至少由一個附壁塊和一組分級刀來限定，所述的供料噴嘴位于氣流分級機的頂部；所述的附壁塊位于所述供料噴嘴的一邊；供料噴嘴的尾端有一用于提供進料粉末的進料粉末通入部分和一高壓氣通入部分。
本發(fā)明還提供一種生產調色劑的工藝，包括通過一利用附壁效應的氣流分級機將至少含有一粘合劑樹脂和一顏料的有色樹脂顆粒分級；和用分級得的粉末組分生產調色劑；其中；所述的氣流分級機包括一個在作用于顆粒的慣力力和由于分級區(qū)內的附壁效應而形成的弧形氣流的離心力的作用將從供料噴嘴送入的有色樹脂顆粒至少分成粗粉末組分，中粉末組分和細粉末組分的一氣流分級裝置；至少由一附壁塊和一組分級刀限定的分級區(qū)，位于氣流分級機頂部的供料噴嘴；位于所述供料噴嘴一邊的附壁塊；所述供料噴嘴的尾端有一用于送入有色樹脂顆粒的進料粉末通入部分和一個高壓氣通入部分。
本發(fā)明還提供一種生產調色劑的工藝，包括；通過一利用附壁效應的氣流分級機將至少含有一種粘合劑樹脂和一種顏料的有色樹脂顆粒分級；和由分級得到的粉末組分生產調色劑；其中；所述的氣流分級機包括一個在作用于顆粒的慣性和由于分級區(qū)內的附壁效應而形成的弧形氣流的離心力的作用將從供料噴嘴送入的有色樹脂顆粒至少分成粗粉末組分，中粉末組分和細粉末組分的氣流分級裝置；至少由一附壁塊，一側壁塊和一組分級刀限定的分級區(qū)；位于所述氣流分級機頂部的供料噴嘴；位于所述供料噴嘴一邊的附壁塊；所述供料噴嘴的尾端有一個用于送入有色樹脂顆粒的進料粉末通入部分和一個高壓氣通入部分；和按下述條件分級的有色樹脂顆粒4.5×10-2＜(Qf·Lm)/(Qm·Lf)＜168.2×10-2＜(Qf·Lg)/(Qg·Lm)＜4010m/sec＜Qg/(Lg·Lw)＜350m/sec其中Qg為粗粉末組分吸入流動速度，Qm為中粉末組分吸入流動速度；Qf為細粉末組分吸入流動速度，Lg為粗粉末組分吸入邊寬，Lm為中粉末組分吸入邊寬，Lf為細粉末組分吸入邊寬，Lw為分級機寬。


圖1為本發(fā)明的氣流分級機剖面示意圖。
圖2為圖1中所示的氣流分級機的分級部分的部件分解透視圖。
圖3為本發(fā)明氣流分級機的進料粉末供應部分圖。
圖4為圖1中4-4線的剖面圖。
圖5為圖1中主部分圖。
圖6為使用本發(fā)明的氣流分級機進行分級處理的一個實例圖。
圖7為本發(fā)明另一實施例的氣流分級機的剖面圖。
圖8為圖7所示氣流分級機的分級部分部件分解透視圖。
圖9為圖7所示氣流分級機的分級腔圖，圖10為本發(fā)明又一實施例的氣流分級機的剖面示意圖。
圖11為圖10中所示的高壓氣送入噴嘴及周圍的放大圖。
圖12為本發(fā)明再一個實施例的氣流分級機的剖面示意圖。
圖13為圖12所示氣流分級機的進料粉末送入部分及其附近圖。
圖14為沿圖12中14-14線的剖面圖。
圖15為常規(guī)氣流分級機的剖面示意圖。
圖16為圖15中的氣流分級機的視圖。
圖17為常規(guī)供料部分透視圖。
圖18為常規(guī)分級工藝實例圖。
本發(fā)明的氣流分級機的頂部有一供料噴嘴，該供料噴嘴的尾端有一個用于送入進料粉末的進料粉末通入部分和一個高壓氣通入部分。
參照附圖在下文將詳細描述本發(fā)明氣流分級機的優(yōu)選實施例和其上的供料噴嘴。
如圖1，2和3所示的氣流分級機中，一個帶有朝向用作分級區(qū)的分級腔32的開口的供料噴嘴位于側壁22的右邊。一附壁塊26位于所述供料噴嘴的一邊以在供料噴嘴16的右側切線的伸展方向形成一個長橢圓弧。分級刀17和18位于分級腔的右邊。
在作用于顆粒的慣性和由于附壁效應作用于弧形氣流的離心力的作用下在分級區(qū)內進料粉末至少分成粗粉末組分，中粉末組分和細粉末組分。所述分級腔32有一左邊塊27，其上在分級腔32左邊方向上有一刀刃形空氣通入刃19，另外在分級腔32的左邊上開向分級腔32的空氣通入管14和15。該空氣通入管14和15分別配有包括節(jié)氣閥的第一供氣控制裝置20和一個第二供氣控制裝置21，還分別配有靜態(tài)壓力計28和29。
分級刀17和18以及空氣通入刀19的位置可根據進料粉末，被分級的進料材料的種類以及所要求的顆粒尺寸來調整的。
在分級腔32的右邊，相應于各組分區(qū)配有開向分級腔的排料出口11，12和13。排料出口11，12和13和管等連通裝置相連，并分別配有閥裝置之類的閘裝置。
在如圖1所示的氣流分級器中，所述供料噴嘴16的尾端配有一高壓氣通入管41和一進料粉末通入噴嘴42，優(yōu)選地其和垂直方向地夾角θ＝45或更小。進料粉末從進料開口40的頭部送進。由此進入的進料粉末從噴嘴42的下部噴入并穿過高壓氣通入管41的周圍，在高壓氣的作用下加速以均勻分散。均勻分散的進料粉末被送入供料噴嘴16內。
進料粉末在進料粉末供應部分的負壓噴射原理是基于當高壓氣通入管41中流出的高壓氣在供料噴嘴16中膨脹時產生一負壓帶來的噴射作用。
所述的供料噴嘴16包括一長方形管段和一漸細的管段，長方形管段的內徑和漸細管的最窄的部分的內徑比設為20∶1到1∶1，優(yōu)選地從10∶1到2∶1，以得到一合適的進料速率。
在如圖15所示的常規(guī)分級機101中，分級刀塊124和125固定在分級機的主體上，分級刀117和118的尖部的位置可以分別地調整以將分級點(即粉末分級后的顆粒大小)設定到預期的值，分級的氣流流速也相應地調整。另外，為和重力及給定的粉末分級點相應，分級刀的尖部位置被檢測并被控制以維持給定的流速。這種僅僅控制分級刀117和118的尖部位置的方式常常會按其角度造成對刀的尖部附近的氣流的干擾，不能得到高精度的分級，尺寸屬于另外一種顆粒組分的顆粒有可能進入原本應有一統一尺寸的顆粒組分中。另外在需改變分級點時，即使可以操縱分級刀的尖部位置以復原給定的流速但不能將分級刀沿氣流方向定位。此外，不僅將分級點調到給定值需費時而且也破壞了分級精度，這些問題均需解決。尤其是，當用分級法生產用于復印機，打印機之類所用靜電顯像用調色劑時，這些問題更為明顯。
一般說來，調色劑需具備多種特性。調色劑的性能受調色劑所用原料以及生產調色劑的工藝的影響。因此，為滿足這些要求，在生產調色劑的分級步驟中，需以低成本高效率穩(wěn)定地制造高質量的調色劑。
為滿足上述要求，如圖1所示的本發(fā)明的氣流分級機中，側壁22和23形成分級腔，分級刀17和18將所述分級腔32的分級區(qū)分為三部分。分級刀塊24和25分別帶有分級刀17和18。分級刀17和18各自可擺動地固定在軸17a和18a上，這樣通過分級刀的擺動來改變各級刀的尖端的位置。分級刀塊24和25的位置也可以分別滑上和滑下。它們滑動時，刀刃形分級刀17和18也相應地滑上或滑下。由此當分級區(qū)的構成變化時，在寬范圍內分級區(qū)可以變大或變小，分級點也可以在寬范圍內變化。此時，在不擾亂分級刃的尖部的氣流的同時可以精確地調整分級點。
上述結構的分級，可以按例如下述方式操作來分級成多個分區(qū)。由排料出口11，12和13中的至少一個將分級腔內抽空。進料粉末利用由高壓氣的助力和負壓驅動的氣流以優(yōu)選地從50m/sec到300m/sec的流速經供料噴嘴16中開向分級腔的通道從供料噴嘴16射入分級腔32。
進入分級腔的粉末中的顆粒在附壁塊26的附壁作用和氣流流入等氣體作用之下沿下落曲線30a、30b和30c移動，根據顆粒各自的大小及各顆粒的慣性按下列方式分級即大顆粒(粗顆粒)分到下部分區(qū)(即分級刀18的下邊第一分區(qū))中顆粒分到限定在分級刀18和17之間的第二分區(qū)，較小的顆粒分到位于分級刀17上邊的第三分區(qū)。之后分級作用分開的大顆粒，中顆粒和小顆粒分別從排料出口11，12和13排出。
在進料粒末的分級過程中，分級點主要決定于分級刀17和18的尖部相對于進料粉末射入分級腔32的附壁塊26的下端的位置。分級氣流的流速或粉末從供料噴口16射出的速度也影響分級點。
在本發(fā)明的氣流分級機中，進料粉末從進料粉末供應開口40進入。之后進入的進料粉末從進料粉末通入噴嘴42的下部噴入，流過高壓氣通入管41的周圍，在高壓氣助力的作用下加速以均勻分散。進料粉末馬上從供料噴嘴16進入分級腔，在此分級之后排到分級機系統之外。對于送入分級腔的進料粉末來說由于其從供料噴嘴16進入分級腔的頭部分即以一個聚集粉末分散成單一顆粒的方式在驅動力作用下運行，而不造成對各顆粒運行軌跡的干擾是很重要的。當進料粉末從上部進入時，顆粒穿過供料噴嘴16的通路流下。在粉末流流進帶有位于供料噴嘴16的口的右邊的附壁塊26的分級腔32時，粉末按顆粒大小分散形成顆粒流，而不擾亂顆粒的飛行軌跡。之后，分級刀沿上述流線方向移動，分級刀的尖部位置固定以得到給定的分級點。當上述分級刀17和18移動時，它們和分級刀塊24和25一起移動，因此分級刀可以沿沿附壁塊26流動的顆粒流方向移動。
參見圖5將作更詳細描述。例如假設以附壁塊上和供料噴嘴16的口16a對應的側面點0為中點，分級刀17的尖部到附壁塊26的邊的距離L4和分級刀17的邊到附壁塊26的邊的距離L1可以通過沿定位元件33上滑或下滑分級刀塊24，以使分級刀17沿定位元件34上移或下移以及沿軸17a移動分級刀17的夾部來調整。
類似地，分級刀18的尖部到附壁塊26的側壁的距離L5和分級刀17的一邊到分級刀18的一邊的距離L2或分級刀18的一邊到側壁23的面的距離L3可以通過將分級刀塊25沿定位元件35移上或移下以便分級刀18沿定位元件36移上或移下以及繞軸18a移動分級刀18的尖部來調節(jié)。
附壁塊26和分級刀17和18位于供料噴嘴16的口16a的一側位置上，分級腔的分級區(qū)隨分級刀塊24和/或分級刀塊25的定位改變而變大。由此，可以方便地在一寬范圍內調整分級點。
因此，由于分級刀的尖部造成的對氣流的干擾得以避免，通過調整由排料管11a，12a和13a的排空作用產生的負壓氣流的流速可以提高顆粒的飛行速度進一步提高分級區(qū)中進料粉末的分散程度。這樣不但即使在高粉末濃度時也可以得到良好的分級精度和作為產物得到的顆粒的產率避免降低，而且在相同粉末濃度時可以得到更高的分級精度和產品的產率也得到提高。
空氣通入刀19的尖部到附壁塊26的壁的表面的距離L6通過繞軸19a移動空氣通入刀19的尖部來調節(jié)。之后通過控制從空氣通入管14和15流入的空氣或氣體的流速進一步調整分級點。
上述距離設定基本上由進料粉末的性質決定的。當進料粉末精確密度為0.3到1.4g/cm3時，優(yōu)選的定位滿足下面的條件L0＜L1+L2＜nL3(L0是供料噴嘴的排料口16a的直徑；n是1或以上的實數)而當進料粉末的精確密度大于1.4g/cm3時L0＜L3＜L1+L2滿足此條件時，顆粒尺寸分布準確的產物(中顆粒組分)可以高效獲得。
本發(fā)明的氣流分級機常常用作由聯結裝置如管連起的相關設備的整套系統中的一個部件單元。圖6所示為這樣一整套系統的一個優(yōu)選例子。在圖6所示的整套系統中，一個三分區(qū)的分級機1(這種分級機見圖1和2所示)，定量進料器2，振動進料器3和收集旋風器4，5和6均由連接裝置相連。
在這樣的整套系統中，進料粉末由適當的裝置裝入定量進料器2，之后從振動進料器3穿過供料噴嘴16被送入一個三分分級機1中。然后，進料粉末以50～300m/sec的流速進入三分分級機，三分分級機的分級腔通常結構為[10到50cm]×[10到50cm]，以使進料粉末能在0.1到0.01秒或更短時間內立即分成三種或更多種顆粒。即，三分分級機1將進料粉末分成大顆粒組分(粗顆粒)，中顆粒組分和小顆粒組分。然后，大顆粒穿過排料導管11a送出，收集在收集旋風器6中。中顆粒穿過排料管12a排到系統外，收集在收集旋風器5中，小顆粒穿過排料管13a排到系統外，收集在收集旋風器4中。收集旋風器4，5和6也用作將進料粉末通過負壓供料作用使之穿過供料噴嘴16進入分級腔的負壓抽空裝置。
本發(fā)明的氣流分級機在對調色劑或用作電照相成像的調色劑的有色樹脂粉末的分級時尤其有效。尤其是，對含有低熔化溫度，低軟化溫度或低玻璃在臨界點的粘合劑樹脂的調色劑組合物的分級中有效。
另一方面，若如圖15和16所示用作調色劑的樹脂組合物從供料開口40送入常規(guī)分級機時，顆粒會熔粘在從如圖17所示的噴射空氣通入管31的頭部到供料噴嘴16的顆粒流動道路管中，也熔粘在分級刀17和18的尖部。一旦發(fā)生熔粘現象，分級點將偏離合適的值。若通過負壓抽空調整流速，則難于得到要求的粉末顆粒尺寸分布，結果分級效果下降。另外熔粘產生的物質會混入分級后的粉末中。
在本發(fā)明的氣流分級機中，分級刀17和18和分級刀塊24和25一起移動以使分級刀沿附壁塊26飛行的顆粒流的方向移動，其中由用作負壓抽空裝置的排料管11a，12a和13a調整負壓流的流速。這樣顆粒的飛行速度增加以進一步改善分級區(qū)的粉末分散程度，由此分級產率提高并避免顆粒粘到分級刀的尖部，保證了高精度分級。
本發(fā)明的分級機對較小顆粒尺寸的粉末更為有效，當對重均顆粒直徑為10μm或更小的粉末進行分級時可以得到顆粒尺寸分布準確的分級產品。當對重均顆粒直徑為6μm或更小的粉末進行分級時也可得到顆粒尺寸分布準確的分級產品。
在本發(fā)明的分級機中，各分級刀的方向和刀尖部位置可由作為如步進電機及驅動裝置的移動裝置來改變，刀尖部位置可以通過電位計之類的檢測裝置來檢測?？刂扑鼈兊目刂蒲b置控制分級刀的尖部位置并自動控制流速。這種方案由于可以在短時間內更準確地得到所需分級點而更為優(yōu)選。
參見圖7，8和9下文將描述本發(fā)明另一優(yōu)選氣流分級機。
側壁22和側壁塊23a構成分級腔部分，分級刀塊24和25上有分級刀17和18。側壁塊23a的位置可以上下滑動。分級刀17和18分別繞軸17a和18a可擺動地固定，因此擺動分級刀可改變各分級刀的尖部位置。分級刀塊24和25也分別定位成可上下滑動的方式。它們滑動時，其相應的刀刃形分級刀17和18也上下滑動。因此分級區(qū)的構成及分級點可以在一寬區(qū)域內變化。
在如圖7所示的氣流分級機中，供料開口40，進料粉末入口噴嘴42和高壓氣供應噴嘴41位于氣流分級機的頂部，帶有分級刀的分級刀塊設計成其位置可改變以改變分級區(qū)。因此，避免產生上流和下流。而且，側壁塊23a設計成其位置可變以使粗粉末抽入口的形狀可變。因此，最好維持下面的關系，該關系為一種不增大附加設備確保高效分級的吸氣平衡4.5×10-2＜(Qf·Lm)/(Qm·Lf)＜168.2×10-2＜(Qf·Lg)/(Qg·Lm)＜4010m/sec＜Qg/(Lg·Lw)＜350m/sec其中Qg為粗粉末組分吸入流速，Qm為中粉末組分吸入流速度；Qf為細粉末組分吸入流速，Lg為粗粉末組分吸入邊寬，Lm為中粉末組分吸入邊寬，Lf為細粉末組分吸入邊寬，Lw為分級機寬。
參照圖10和和11下文將說明還有一種優(yōu)選的氣流分級機。
在如圖10所示的氣流分級機中，配有一用于在供料噴嘴內產生凈化作用的裝置以減少噴嘴內的湍流。由此，沖力和供料噴嘴側壁表面與進料粉末的摩擦力減小使分級機內不發(fā)生熔粘，就可以驅動分級機處于一直穩(wěn)定的狀態(tài)并長期得到高質量分級產品。
在進料粉末通入噴嘴42的內壁上形成一個用于產生凈化作用的噴出屏蔽用副氣流以減少分級機內的顆粒熔粘的副氣流通入路徑43。
參見圖12，13和14下文將描述還有一個優(yōu)選的氣流分級機。
在圖12的氣流分級機中，供料噴嘴16位于氣流分級機1的頂部；附壁塊26位于供料噴嘴16的一邊；供料噴嘴16的尾端有一用于提供進料粉末的進料粉末通入管52和沿進料粉末通入管52的周圍形成的高壓氣通入管51。
進料粉末從進料粉末通入管52進入。之后進入的進料粉末從進料粉末通入管52的下部噴出，在由高壓氣通入管51中噴出的高壓氣的助力下加速以均勻分散。進料粉末立即從供料噴嘴16中進入分級腔，在此被分級。
本發(fā)明將通過下文所給實施例和比較例更詳細地說明。
實施例1粘合劑樹脂(苯乙烯/丙烯酸丁酯/二乙烯苯共聚物；單體聚合重量比80.0/19.0/1.0；重均分子量350,000) 100份顏料(磁性鐵氧化物，平均顆粒直徑0.18μm)100份電荷控制劑(苯胺黑) 2份釋放劑(低分子量的乙烯/丙烯共聚物)4份(均為重量份)上述材料用Henscher混合機(FM-75型Mitsui Mike EngieeriayCorporation制造)徹底混合，之后用雙螺旋攪拌機(PCM-30型IkegaCorp制造)攪拌，在150℃下生產。得到的攪拌后產物冷卻，之后用錘磨機壓碎到1mm或更小，得到壓碎的產物。用一沖氣式粉碎機將壓碎的產物粉碎得到的進料粉末的重均顆粒直徑為6.7μm。所得的進料粉末的準確密度為1.73g/cm3。
在如圖6所示的分級系統中，上述得到的進料粉末通過進料器2，振動進料器3和供料噴嘴16(基本上垂直并帶有一進料粉末通入噴嘴42，一高壓氣通入管41和變形的圓柱部分43)進入如圖1到4所示的多分分級機1以利用附壁效應以35.4kg/hr的速度將進料粉末分成粗粉末組分，中粉末組分和細粉末組分三個組分。
通過分別和排料出口11，12和13相連的收集旋風器4，5和6的負壓抽空作用在系統內產生的真空的吸力，和通過連在供料噴嘴1 6上的高壓氣通入管41的噴射空氣通入路徑31送入的壓縮空氣的作用將進料粉末送入。
分級區(qū)的形狀是可調的，并按下面所設的各定位距離進行分級。L06mm(供料噴嘴排放口16a的直徑)L134mm(分級刀17和附壁塊26的相對面的距離)L233mm(分級刀17和18相對表面的距離)L337mm(分級刀18和側壁23的相對表面距離)L415mm(分級刀17的尖部到附壁塊的邊的距離)L533mm(分級刀18的尖部到附壁塊的邊的距離)L625mm(空氣進入刀19的尖部到附壁塊26的邊的距離)K414mm(附壁塊26的弧的半徑)這樣送入的進料粉末在0.1秒或更短的時間內立即分級。分級后的中粉末組分的顆粒大小分布準確，其重均顆粒直徑為6.9μm，含有顆粒直徑為4.0μm或更小的顆粒的數量為22％，含有顆粒直徑為10.08μm或更大的顆粒的體積呈為1.0％。分級得到的中粉末產率(該百分比為最終得到的中粉末占送入的進料粉末的總重量的百分比)為92.5％，它作為調色劑顆粒有適宜的性能。
分級得到的粗粉末組分又進入粉碎步中開始循環(huán)。
用Micrometrix Acupil1330(島津公司制造)作為測量裝置測量進料粉末的準確密度，稱5g的該種有色樹脂粉末以測定其準確密度。
有多種方法來測量調色劑的顆粒尺寸分布。在本發(fā)明中，用下述測量裝置測量。
一臺Coulter Counter TA-II或Cowlter MwltisizerII(庫爾特電子公司制造)用作測量裝置。用一級氯化鈉配成1％NaCl水溶液，作為電解液。例如，可用ISOTON-II(商品名，可從庫爾特科學日本公司購得)。通過將作為分散劑的0.1到5ml的一種表面活性劑，(優(yōu)選地一種烷基苯磺酸鹽)，加到100到150ml的上述電解液中，之后加入2到20mg的樣品進行測量。懸浮了樣品的電解液在超聲分散機中分散處理1到3分鐘。用一個100μm的孔作為計算調色劑顆粒的體積分布和數量分布的孔，用上述測量裝置測量調色劑顆粒的體積和數量分布。之后由體積分布得到的基于重量的重均顆粒直徑可以測定。
實施例2到4按實施例1中的方式制備，使用表1中所示的進料粉末，除分級區(qū)按表1所示條件設定之外分級按實施例1中的方式進行。
如表2和3所示，可以高效地獲得有準確顆粒尺寸分布的中粉末組分。這樣得到的中粉末組分作為調色劑顆粒有良好的性能。
表1

(1)重均顆粒直徑(2)準確密度(3)分級機進料速度表2

表3

實施例5和6粘合劑樹脂(不飽和聚酯樹脂)100份顏料(銅酞菁染料；C.I.Pigment Blue15)4.5份電荷控制劑(二烷基水楊酸的金屬化合物)4.0份(均為重量份)上述材料用Henschel混合機(FM-75型Mltsui MiikeEngineering Corporation制造)徹底混合，之后用一雙螺旋攪拌機(PCM-30型，Ikegai Corp。制造)攪拌，在100℃下生產。將得到的攪拌了的產物冷卻，之后用一錘磨機壓碎到1mm或更小，得到的壓碎產物用于調色劑生產，用一沖氣式粉碎機將壓碎產物粉碎得到重均顆粒直徑為6.5μm(實施例5)的進料粉末和重均顆粒直徑為5.5μm(實施例6)的進料粉末。所得進料粉末的準確密度為1.08g/cm3。
使用上述進料粉末，除分級條件按表4所示設定以外，按實施例的方式進行分級處理。
如表5和6所示，可以高效地得到具有準確顆粒尺寸分布的中粉末組分。這樣得到的中粉末組分用作調色劑顆粒有良好的性能。
表4

(1)重均顆粒直徑(2)準確密度(3)分級機的進料速度表5

表6

比較例1到3使用和實施例1中相同的原料，用沖氣式粉碎機將壓碎的產物粉碎生產重均顆粒直徑為6.9μm的進料粉末(比較例1)和重均顆粒直徑為5.5μm的進料粉末(比較例2)。
用實施例5中所用的原料生產重均顆粒直徑為6.0μm的進料粉末(比較例3)。
使用如圖15，16和17所示多分分級機按圖18所示流程對上述進料粉末進行分級。供料噴嘴和垂直方向成90℃角。
按表7所示的條件對各粉末進行分級，由此得到的中粉末組分的數據見表8到10。
表7

(1)重均顆粒直徑(2)準確密度(3)分級機進料速度表8

表9

表10

實施例7重復實施例1中的步驟生產重均顆粒直徑為6.7μm的進料粉末。
在圖6所示的分級系統中，制得的進料粉末穿過進料器2和振動進料器3以及供料噴嘴16被送入如圖7，8和9所示的多分分級機中，以利用附壁效應以35.0kg/hr的速度將進料粉末分成三個組分，即粗粉末組分，中粉末組分，細粉末組分。
利用分別和排料出口11，12和13相連的收集旋風器4，5和6的負壓抽空作用在系統內形成的真空的吸力和利用從和進料粉末通入噴嘴42相連的高壓氣噴嘴41流入的壓縮氣將進料粉末送入。送入的進料粉末在0.1秒或更短時間內立即分級。在分級過程中，(Qf·Lm)/(Qm·Lf)，(Qm·Lg)/(Qg·Lm)和Qg/(Qg·Lw)的值分別為1.3，1.7和30m/sec。分級得到的中粉末組分的重均顆粒直徑為6.9μm，其中含顆粒直徑為4.0μm或更小的顆粒的數量為22％，含顆粒直徑為10.08μm或更大的顆粒的體積是為1.0％，分級產率(最終得到的中粉末組分占送入的進料粉末的總重量的百分數)為93％。得到的中粉末組分用作調色劑顆粒有良好的性能。
實施例8到10使用表11所示用實施例7的方式制得的進料粉末，除分級刀塊24和25以及側壁塊23a的位置改變處于表11和12所示的條件以外，按實施例7中的方式進行分級。
結果見表11，可高效地得到具有準確顆粒尺寸分布的中粉末組分。所得的中粉末組分用作調色劑顆粒有良好的性能。
表11

表12

實施例11和12重復實施例5的步驟生產重均顆粒直徑為6.4μm的進料粉末(實施例11)。
和實施例7的方式相同，所得進料粉末未經進料器2，振動進料器3和供料噴嘴16利用附壁效應以26.0kg/hr的速度被分成三個組分，即粗粉末組分，中粉末組分和細粉末組分。
利用分別和排料出口11，12和13相連的收集旋風器4，5和6的負壓抽空作用在系統內形成的真空的吸力和利用從連在進料粉末通入噴嘴42的高壓氣噴嘴41流入的壓縮氣將進料粉末送入。在分級過程中，(Qf·Lm)/(Qm·Lf)，(Qm·Lg)/(Qg·Lm)和Qg/(Qg·Lw)的值分別為2.5，3.1和45m/sec。分級得的中粉末組分的重均顆粒直徑為5.6μm，其中含有顆粒直徑為4.0μm或更小的顆粒的數量為38％，含有顆粒直徑為10.08μm或更大的顆粒的體積量為0.1％，分級產率(最終得到的中粉末組分占送入進料粉末的總重量的百分比)為76％。得到的中粉末組分用作調色劑顆粒具有良好的性能。
使用上述進料粉末，除分級刀塊24和25以及側壁塊23a的位置變化以外按實施例11的方式分級。在分級過程中，(Qf·Lm)/(Qn·Lf)，(Qm·Lg)/(Qg·Ln)和Qg/(Qg·Lw)的值分別為2.0，2.7和50m/sec，結果分級得到的中粉末組分的重均顆粒直徑為5.9μm，含有顆粒直徑為4.00μm或更小的顆粒的數量為35％含有顆粒直徑為10.08μm或更大的顆粒的體積量為0.1％，分級產率(最終得到的中粉末組分占送入的進料粉末的總重量的百分比)為74％。所得的中粉末組分用作調色劑顆粒有良好的性能。
實施例13重復實施例1的步驟生產重均顆粒直徑為6.7μm的進料粉末。
在如圖6所示的分級系統中，制得的進料粉末經進料器2，振動進料器3和供料噴嘴16送入如圖10和11所示的多分分級機中，利用附壁效應以35.0kg/hr的速度將進料粉末分成三個組分即粗粉末組分，中粉末組分和細粉末組分。
利用分別和排料出口11，12和13相連的收集旋風器4，5和6的負壓抽空作用在系統內形成的真空的吸力和利用從和進料粉末通入噴嘴42相連的高壓氣噴嘴41中送入的壓縮氣將進料粉末送入。壓縮氣穿過副氣流通入路徑43以凈化進料粉末通入噴嘴42的內壁。送入的進料粉末在0.1秒或更短時間內立即分級。分級得到的中粉末組分的重均顆粒直徑為6.9μm，含有顆粒直徑小于等于4.0μm的顆粒的數量為22％，含有顆粒直徑大于等于10.08μm的顆粒的體積量為1.0％，分級產率(最終得到的中粉末占送入進料粉末的總重量的百分數)為93％。用作調色劑顆粒的中粉末組分具有良好的性能。
在如圖10所示的氣流分級機中，很好地避免了進料粉末通入噴嘴和供料噴嘴的內壁的熔粘。
實施例14到16采用按實施例13的方式制造的如表13所示的進料粉末，除分級刀的尖部和分級刀塊24和25的位置改變以外，按實施例13的方式分級。
結果見表13，高效地得到具有準確顆粒尺寸分布的中粉末組分。所得的用作調色劑顆粒的中粉末組分具有良好的性能。
在這些實施例中，均很好地避免了進料粉末通入噴嘴和在供料噴嘴的內壁的熔粘。
表13

實施例17和18重復實施例5的步驟生產重均顆粒直徑為6.4μm的進料粉末(實施例17)。
按和實施例13相同的方式，制得的進料粉末穿過進料器2，振動進料器3和供料噴嘴16，利用附壁效應以26.0kg/hr的速度被分成三個組分，即粗粉末組分，中粉末組分和細粉末組分。
利用分別和排料出口11，12和13相連的收集旋風器4，5和6的抽空作用使系統內形成的真空的吸力和利用從與進料粉末通入噴嘴42相連的高壓氣噴嘴41送入的壓縮氣將進料粉末送入。之后壓縮氣繼續(xù)穿過副氣流通入路徑43以凈化進料粉末通入噴嘴42的內壁。分級得中粉末組分的重均顆粒直徑為5.6μm，含有顆粒直徑等于或小于4.00μm的顆粒的數量為38％，含有顆粒直徑等于或大于10.08μm的顆粒的體積量為0.1％，分級產率(最終得中粉末組分占送入進料粉末總重量的百分數)為76％。得到的中粉末組分用作調色劑顆粒具有良好的性能。成功地避免了進料粉末通入噴嘴和供料噴嘴內壁的熔粘。
使用上述進料粉末，除分級刀的尖部位置和分級刀塊的位置改變以外，在和實施例17的相同的系統和條件下進行分級(實施例18)。結果分級得中粉末組分的重均顆粒直徑為5.9μm，含有顆粒直徑等于或小于4.00μm的顆粒的數量為35％，含顆粒直徑等于或大于10.08μm的顆粒的體積量為0.1％，分級產率(最終得中粉末組分占進入的進料粉末的總重量的百分比)為74％，所得的中粉末組分用作調色劑顆粒有良好的性能。
實施例19重復實施例1的步驟生產重均顆粒直徑為6.7μm的進料粉末。該進料粉末的準確密度為1.73g/cm3在如圖6所示的分級系統中，上述制得的進料粉末穿過進料器2，振動進料器6和供料噴嘴16(帶有一進料粉末通入管52，一高壓氣通入部分51和一變形的圓柱形部分53)被送入如圖12，13和14所示的多分分級機，利用附壁效應以35.0kg/hr的速度將該進料粉末分成三個組分即粗粉末組分，中粉末組分和細粉末組分。
利用分別和排料出口11，12和13相連的收集旋風器4，5和6的抽空作用使系統內產生的真空的吸力和從和供料噴嘴16相連的高壓氣入口51送入的壓縮氣將進料粉末送入。
分級區(qū)的形狀是可調的，并按下面所設的各定位距離進行分級。L06mm(供料噴嘴排料16a的直徑)L133mm(分級刀17和附壁塊26相對面的距離)L233mm(分級刀17和18的相對面的距離)L337mm(分級刀18和側壁23的相對面距離)L416mm(分級刀17的尖到附壁塊26的邊的距離)L533mm(分級刀18的尖到附壁塊的26邊的距離)L625mm(空氣通入刀19的尖到附壁塊26的距離)R14mm(附壁塊26的弧的半徑)送入的進料粉末在0.1秒或更短時間內立即分級。分級得的中粉末組分的重均顆粒直徑為6.95μm，含顆粒直徑等于或小于4.0μm的顆粒的數量為22％，含顆粒直徑等于或大于10.08μm的顆粒的體積量為1.0％。中粉末組分分級產率(最終得中粉末組分占送入進料粉末的總重量的百分比)為88％。所得中粉末組分用作調色劑顆粒有良好的性能。分級得到的粗粉末組分返回粉碎步驟再次循環(huán)。
實施例20到22使用按實施例19的方式制得表14所示的進料粉末，除分級區(qū)按表14所示的定位距離設定以外采用和實施例19相同的設備系統分級。
如表15和16所示，高效地得到顆粒尺雨分布準確的中粉末組分。上述得到的中粉末組分用作調色劑顆粒有良好的性能。
表14

(1)重均顆粒直徑(2)準確密度(3)分級機進料速度表15

表16

實施例23和24重復實施例5的步驟生產重均顆粒直徑為6.5μm的進料粉末(實施例23)。所得進料粉末的準確密度為1.08g/cm3。
使用上述進料粉末，除分級條件按陰17所示設定以外使用和實施例20相同的設備系統進行分級。
和上述所用同樣的壓碎產物用沖氣式粉碎機粉碎以生產重均顆粒直徑為5.5μm(實施例5)的進料粉末，在表17所給條件下分級。
如表18和19所示，高效地得到顆粒尺寸分布準確的中粉末組分。所得中粉末組分用作調色劑顆粒具有良好的性能。
表17

(1)重均顆粒直徑(2)準確密度(3)分級機的進料速度表18

表19

權利要求
1.一種氣流分級機包括一個用于利用作用于顆粒的慣性和由于分級區(qū)內的附壁效應作用于弧形氣流的離心力將從供料噴嘴流入的進料粉末分成至少一種粗粉末組分，一種中粉末組分和細粉末組分的氣流分級裝置，其中所述的分級區(qū)至少一個附壁塊和一組分級邊來確定；所述的供料噴嘴位于氣流分級機的頂部；該附壁塊位于所述供料噴嘴的一邊；所述供料噴嘴的尾端有一個用于供應進料粉末的進料粉末通入部分，和一高壓氣通入部分。
2.權利要求1所述的氣流分級機，其中所述的供料噴嘴的所述高壓氣通入部分包括一高壓氣通入管，而用于供應進料粉末的所述進料粉末通入部分包括一進料粉末通入噴嘴；所述的進料粉末通入噴嘴包在所述高壓氣通入管周圍。
3.權利要求2所述的氣流分級機，其中所述的供料噴嘴和垂直方向的夾角小于或等于45°。
4.權利要求1所述的氣流分級機，其中所述氣流分級裝置有一將分級得出的粗粉末組分排出的粗粉末排料出口，該粗粉末組分排料出口位于將分級得細粉末組分排出的細粉末排料出口的下面。
5.權利要求1所述的氣流分級機，其中所述的進料粉末通入部分包括一個進料粉末通入噴嘴，該進料粉末通入噴嘴位于所述高壓氣通入部分的中心以使在進料粉末通入噴嘴的外壁和高壓氣通入部分之間形成用于供應高壓氣的一供氣通路。
6.權利要求2所述的氣流分級機，其中分級刀保持在分級刀塊上，分級刀和分級刀塊的位置可變。
7.權利要求6所述的氣流分級機，其中所述的分級刀保持在所述的分級刀塊上，分級刀尖可擺動。
8.權利要求7所述的氣流分級機，其中所述分級刀塊的位置在垂直方向或基本上為垂直方向上可變。
9.權利要求7所述的氣流分級機，其中所述的分級刀在垂直方向或基本上垂直的方向上可變。
10.權利要求1所述的氣流分級機，其中所述的分級區(qū)至少由所述的附壁塊，所述的多個分級刀和一側壁塊來確定；所述的側壁塊是可變得以使形成的粗粉末吸氣開口是可變的。
11.權利要求10所述的氣流分級機，其中供料噴嘴的高壓氣通入部分包括一高壓氣通入管，用于供應進料粉末的進料粉末通入部分包括一進料粉末通入噴嘴，所述的進料粉末通入噴嘴，它在所述高壓氣道入管的周圍，所述的供料噴嘴，所述的進料粉末道入噴嘴和所述的高壓氣道入管和垂直方向的夾角等于或小于45°。
12.權利要求2所述的氣流分級機，其中所述的進料粉末通入噴嘴內有用于產生凈化作用的裝置。
13.權利要求2所述的氣流分級機，其中所述的進料粉末通入噴嘴內有用于沿其內壁通入副氣流以凈化所述進料粉末通入噴嘴內部的裝置。
14.權利要求12所述的氣流分級機，其中供料噴嘴，進料粉末通入噴嘴和高壓氣通入管和垂直方向的夾角等于或小45°。
15.權利要求1所述的氣流分級機，其中所述的供料噴嘴是垂直或基本上垂直的。
16.一種生產調色劑的工藝，包括；用一利用附壁效應的氣流分級機將至少含有一種粘合劑樹脂和一種顏料的有色樹脂顆粒分級處理；和由上述分級得的一種粉末組分制造調色劑；其中；所述氣流分級機包括一個在作用于顆粒的慣性和由于分級區(qū)內的附壁效應作用于一弧形氣流的離心力的作用下將供料噴嘴送入的有色樹脂顆粒至少分成粗粉末組分，中粉末組分和細粉末組分的氣流分級裝置；所述的分級區(qū)至少由一個附壁塊和一組分級刀來確定；所述的供料噴嘴位于氣流分級機的頂部；所述附壁塊位于所述供料噴嘴的一邊；所述的供料噴嘴的尾端有一個供應有色樹脂顆粒的進料粉末通入部分和一個高壓氣通入部分。
17.權利要求16所述的工藝，其中帶有分級刀的所述分級刀塊的固定位置可變以使分級區(qū)的形狀改變，它們各自的位置按下面設定L0＞0，L1＞0，L2＞0，L3＞0其中L0為供料噴嘴排放口直徑；L1為從將進料粉末分成中粉末組分和細粉末組分的分級刀的一邊到與其相對附壁塊的一邊的距離；L2為從將進料粉末分成中粉末組分和細粉末組分的分級刀的一邊到將進料粉末分成粗粉末組分和中粉末組分的分級刀的一邊的距離；L3為從將進料粉末分成粗粉末組分和中粉末組分的分級刀的一邊到與其相對的側壁一邊的距離；和所述的有色樹脂顆粒的準確密度為0.3到1.4g/cm3，按下面條件分級L0＜L1+L2＜nL3其中n為1或以上的實數。
18.權利要求16所述的工藝，其中帶有分級刀的分級刀塊的固定位置可變以使分級區(qū)的構成改變，它們各自的位置設定如下L0＞0，L1＞0，L2＞0，L3＞0其中L0為供料噴嘴排放口的直徑；L1為從將進料粉末分成中粉末組分和細粉末組分的分級刀的一邊到與其相對的附壁塊一邊的距離；L2為從將進料粉末分成中粉末組分和細粉末組分的分級刀的一邊到將進料粉末分成粗粉末組分和中粉末組分的分級刀的一邊的距離；L3為從將進料粉末分成粗粉末組分和中粉末組分的分級刀的一邊到與其相對的側壁的一邊的距離；和當所述的有色樹脂顆粒的精確密度為1.4g/cm3時，按下式分級L0＜L3＜L1+L2
19.權利要求16所述的工藝，其中所述的供料噴嘴和垂直方向的夾角等于或小于45°，所述有色樹脂顆粒從該供料噴嘴的尾端進入。
20.權利要求16所述的工藝，其中所述的供料噴嘴是垂直或基本上垂直的，所述的有色樹脂顆粒從該供料噴嘴的尾端進入。
21.一種生產調色劑的工藝，包括用一利用附壁效應的氣流分級機將至少包括一粘合劑樹脂和一種顏料的有色樹脂顆粒分級；和由上述分級得到的一種粉末組分制造調色劑；其中；所述的氣流分級機包括一種利用作用于顆粒的慣性和由于分級區(qū)內的附壁效應作用于弧形氣流的離心力將供料噴嘴送入的有色樹脂顆粒至少分成一種粗粉末組分，一中粉末組分和一種細粉末組分的氣流分級裝置；所述的分級區(qū)至少由一附壁塊，一側壁塊和一組分級刀來確定；所述的供料噴嘴位于氣流分級機的頂部；所述附壁塊位于所述供料噴嘴一邊；所述供料噴嘴的尾端有用于提供有色樹脂顆粒的進料粉末通入部分和高壓氣通入部分；和所述的有色樹脂顆粒按下面條件分級4.5×10-2＜(Qf·Lm)/(Qm·Lf)＜168.2×10-2＜(Qf·Lg)/(Qg·Lm)＜4010m/sec＜Qg/(Lg·Lw)＜350m/sec其中Qg為粗粉末組分吸入流速，Qm為中粉末組分吸入流速；Qf為細粉末組分吸入流動速度，Lg為粗粉末組分抽入邊寬，Lm為中粉末組分吸入邊寬，Lf為細粉末組分吸入邊寬，Lw為分級機寬。
22.權利要求21所述的工藝，其中所述的分級刀分別保持在分級刀塊上，移動所述分級刀和分級刀塊的位置改變所述分級區(qū)的形狀。
23.權利要求21或22所述的工藝，其中通過移動所述側壁塊的位置來變化分級區(qū)。
24.權利要求21所述的工藝，其中所述的供料噴嘴和垂直方向夾角等于或小于45°，所述的有色樹脂顆粒從該供料噴嘴尾端送入。
25.權利要求21所述的工藝，其中所述的供料噴嘴是垂直和基本上垂直的，所述的有色樹脂顆粒從該供料噴嘴的尾端送入。
全文摘要
一種氣流分級機包括一個利用作用于顆粒的慣性和由于分級區(qū)內的附壁效應作用于弧形氣流的離力力將供料噴嘴送入的進料粉至少分成粗粉末組分，中粉末組分和細粉末組分，其中所述的分級區(qū)至少由一附壁塊和一組分級刀來確定，該供料噴嘴位于氣流分級機的頂部，該附壁塊位于所述供料噴嘴的一邊，所述供料噴嘴的尾端有一用于供應進料粉末的進料粉末通入部分和高壓氣通入部分。
文檔編號B07B11/04GK1145284SQ96110290
公開日1997年3月19日 申請日期1996年7月25日 優(yōu)先權日1995年7月25日
發(fā)明者三村聰, 大西俊暢, 辻善則 申請人:佳能株式會社