Chemical 化工

赋能化工新材料制造——为您提供超细粒径、高纯度、高稳定性、连续化等专业的粉体处理解决方案

碳粉

碳粉是复印机与打印机的核心耗材,由聚合物与着色剂复合制成的粉体材料。它通过转印至纸张表面并经热定影,实现文字与图形的再现;彩色打印机则通过青、品红、黄、黑四色聚合物粉体的精准叠加,还原清晰的彩色图像。因此,碳粉在颗粒层面需要极高的均匀性,其生产过程对粉体加工技术的要求非常高。

复印机的显影流程包括曝光、显影、转印、定影、清洁五大工序。对应各工序要求,碳粉需具备以下核心物理特性:小粒径、低熔点、近球形、陡峭的粒度分布。

碳粉主要分为物理法碳粉与化学法碳粉两大类。其中粉碎法碳粉的常规生产工艺为:将聚合物与着色剂、电荷控制剂、蜡混合捏合,冷却固化后进行粉碎,脱除超细颗粒后添加流动助剂。

工艺

物理法碳粉的完整生产流程为:混合 → 捏合 → 冷却 → 粗磨 → 细磨 → 粗分级 → 细粉脱除(球形化) → 添加剂混合 → 灌装。细川密克朗可提供从粗磨工序开始的全流程核心设备。

  • 粗磨工序

熔融捏合冷却后的片状碳粉需先进行粗磨,使其粒度满足细磨机的进料要求。通常采用羽式粉碎机或锤式粉碎机完成一级粗磨;为进一步提升细磨效率,需进行二级粗磨将物料粉碎至 20~30 μm,该工序采用ACM 粉碎机或Glacis 粉碎机。

  • 细磨工序

细磨是决定碳粉最终粒径的核心工序,采用流化床对冲式气流磨(TFG) 或Glacis 粉碎机。

早期碳粉粒径约 10 μm 且熔点较高,可采用靶式气流磨或普通机械磨。但随着打印机与复印机向高速化、节能化、高色彩还原度方向发展,碳粉熔点持续降低、粒径不断减小,因此必须采用无热负荷熔融的对喷式气流磨,或具备高冷却能力的机械磨(Glacis)。


TFG 流化床对冲式气流磨

集成高性能内置分级机,可省去下游单独的粗分级工序。通过颗粒间相互碰撞实现粉碎,无机械接触产热,可安全加工低熔点物料,特别适用于彩色碳粉生产。配备液压升降系统,分级段可快速打开,换色清洁便捷高效。


TFG 流化床对冲式气流磨
Glacis GC 高冷却机械磨

Glacis GC 高冷却机械磨

新型专用粉碎机,采用内部通冷却液的转子设计,加工碳粉时不会发生熔融粘连。产能更高,且可有效防止物料在腔体积料。兼具机械磨细粉生成量少的特点,同时比气流磨能效提升显著,碳排放大幅降低。与其他带冷却转子的机械磨相比,Glacis 可支持更大的冷却液流量,运行时所需冷却风量更低。


粗分级工序

采用TSP 分离器或Cliffis CF 系列分级机。

若细磨工序使用 Glacis 粉碎机,需配套 TSP 分离器作为粗分级设备。TSP 是动态分级机,利用转子旋转产生的离心力与气流吸力的平衡,对粗颗粒进行精准分级,不合格粗颗粒返回磨机重磨。最新推出的 Cliffis CF 系列专为碳粉粒度上限控制设计,与 Glacis 组合是目前优选经济的碳粉研磨工艺方案。

  • 细粉脱除工序

该工序用于收窄碳粉的粒度分布,通过颗粒频率严格控制产品质量,分级效率直接影响整个碳粉生产流程的综合成本。

最常用的设备是TTSP 串联碳粉分级机,采用上下串联的两个 TSP 分级转子结构,增强物料分散效果并延长停留时间,实现极高的细粉分离效率。第一级转子脱除大部分细粉,第二级完成高效精脱。

  • 球形化工序

随着化学法碳粉应用占比提升,粉碎法碳粉的球形化需求日益增长。过去普遍采用加热球形化工艺,但由于碳粉中蜡组分的耐热性差,加热法仅适用于有限场景,机械球形化已成为主流技术。

Faculty 颗粒球形化机专为该工艺设计,通过高速旋转锤片的冲击作用使碳粉表面光滑、提高球形度,同时集成内置分级机脱除细粉。该分级机性能与 TTSP 相当,因此在需要球形化的工艺中,Faculty 可同时完成球形化与细粉脱除两道工序,无需额外增加设备。

  • 后混合工序

过去通常采用高强度混合机完成添加剂混合。但随着碳粉粒径减小、聚合物硬度提高,需要更强的压缩力与剪切力来增强碳粉颗粒与添加剂之间的结合力。Nobilta 颗粒复合机可提供所需的复合作用力,在添加剂混合工序中的应用日益广泛。


实验验证

实验验证

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