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概述打印耗材之碳粉基础知识

来源:www.glhongcheng.com  作者:桂林鸿程 时间2016-02-24 09:20

一、碳粉成分简介

碳粉是一种黑色粉末。很多人容易被它的名字和颜色误导,以为它就是主要成分是碳材料的粉体材料。其实复印打印碳粉是复合材料,其成分主要有一下几种:

1、树脂:它是主要成像物质,构成碳粉的主体组成部分:

2、碳黑:它也是主要成像物质,具有调整颜色深浅的功能,也就是调节通常所说的灰黑度。

3、磁性氧化铁:它的作用是使得碳粉具有磁性,能够在磁辊的磁力吸引下,吸附在碳辊上。

4、电荷控制微粒:控制碳粉摩擦过的带电量使用碳粉带电均匀。

5、热融塑料(增塑剂):控制碳粉熔点,携带碳粉在熔化状态下渗入纸张纤维,形成最终牢固的图像。

6、润滑剂(硅粒):起润滑作用,同时控制摩擦电荷。

二、碳粉的生产工艺及其区别

碳粉按照生产方式的不同可以分为两大类——粉碎碳粉和聚合碳粉。

粉碎碳粉的生产过程是先把固体的树脂、磁性材料、颜料、电荷控制剂(CCA)、蜡等到助剂粗略混合,再在混炼挤出机上加热,将树脂融化,同时把不融成分均匀地分散到树脂中,冷却凝固后再进行粗粉碎、分级、表面改性。

聚合碳粉的生产过程是把液态的有机物单体注入反应釜,再把颜料、电荷控制剂、蜡及其它组分加入搅拌,在一定温度等条件下,引发剂引发单体聚合成树脂,同时形成含有各组分的颗粒。然后再对这些颗粒进行清洗、干燥、表面改性后成为成品碳粉。

工艺的区别使得两种碳粉存在以下区别: 

1、 聚合粉颗粒形状很圆,因此流动性比粉碎粉好,转印率也比较高。但圆球状颗粒不利于磨擦起电,剩粉率比较高,同时也不利于清洁,每个工作周期中无法用刮片从鼓芯上刮下来,只能用清洁刷清洁;

2、 由于是在液体中分散,聚合粉每个颗粒中各组分的含量一致性很好。而粉碎粉当粒径太小时,会出现分散不均的缺陷; 

3、 聚合粉粒度的分布比粉碎粉更均匀。就是说聚合粉每个颗粒几乎都一样大。碳粉颗粒大的大、小的小会对性能造成影响,但缺乏较大颗粒会影响黑度,缺乏较小颗粒将影响分辨率;

4、 聚合法不能生产磁性碳粉,而市场保有量最大的惠普、佳能打印机都必须使用磁性碳粉; 

5、 聚合法生产时由于单体易燃、易爆、有毒,因此原料运输、贮存、生产过程都存在一定的危险,因而投资比粉碎法生产要大很多。同时,由于清洗时需要大量的水,而这些水使用以后含有有害物质,不处理不能排放,因此聚合法生产时污水处理设备的投资也很巨大;

6、 聚合技术难度较大,而不合格的产品无法像粉碎法一样重新混炼使用,因而常有固体废弃物且造成合格产品成本升高。

三、影响碳粉性能的主要物性指标 

1、 带电量:色调剂与载体饱和磨擦所带的电量。以色调剂的荷质比表示,单位为μc/g。一般其公称值由色调剂生产企业规定,极限偏差为±30%。与载体匹配成显影剂后带电量应符合显影剂的要求。而其公称值的确定,目前常用的作法是测OEM样板,但因为样板的限制,和测试载体的选用,往往较难确定,进而也较难准确定出可以满足使用要求的带电量范围,只能总结出一个参考范围。

2、 软化点:在规定条件下,等速升温加热定量的色调剂,使之溶融化从喷嘴流出,当色调剂流出量为二分之一时的温度为软化点,单位为C。

3、 熔融指数:在规定的条件下,每秒流出喷嘴的碳粉量。与软化点所表征的同一种色调剂性能。单位为ML/S。

4、 粒度分布:色调剂各级粒度范围的体积(重量)分布。粒度中径是指色调剂粒度体积百分数累计分布中其累计值一半所对应的粒径。单位为μM。粒度体积分布的要求为:5μM以下R5.0%;20μM以上R7.5%。而中径值通常由色调剂生产企业确定,其极限偏差为±1.0μM.这是因为粒径太小的色调剂带电量高,吸附在载体上的力偏大,基本不参与显影,而粒径偏大的色调剂又会产生影印缺陷,如黑板中出现较明显的白点.这两方面都应控制在合适的范围。

5、 复印品品质:主要包括图像密度、底灰、分辩率、层次及定影牢固度等。所使用的标准版包括综合板、全黑板、全白板、感色板、倍率板、网线及密度不均匀性板、漏印板、感光体表面缺陷板。常用的为前四种。

6、 松装密度:指在松装状态下,以单位体积色调剂的质量表示色调剂的松装密度。一般由生产企业规定公称值,其极限偏差为±10%。该指标的偏差大小可从另一个角度考核色粉的粒径分布。 

虽然当前社会前进的趋势是实现无纸化办公,这种趋势必将影响到整个打印耗材行业。但是目前无纸化办公毕竟还是人们的美好愿望。打印耗材传统的市场依然在健康发展。我们高速增长的经济形势带来的打印耗材市场需求增长部分抵消了无纸化办公趋势导致的需求量下降。同时我们也应该看到,全世界依然存在许多发展中国家。无纸化办公要在众多发展中国家全面实现,依然还有很长一段历史时期。笔者认为,我国的打印耗材行业应该在保持产业集中,高效率低成本优势的同时注重技术进步,在提高产品性能、节能环保上多做文章。眼光也不能仅仅盯着国内市场,要努力走出去影响世界耗材市场。

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