专利名称：旋风分级器、气流干燥系统及由其制备的调色剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将粉末分类和收集的旋风设备，更具体地说涉及用于干燥和制备调色剂的旋风分级器和气流干燥系统。
背景技术：
近来，需要粉末具有复杂的特征例如小粒径和清晰的(sharp)粒径分布。具有宽粒径分布的粉末具有各种不均匀性能，并且优选具有均匀的粒径以具有高性能。用在电子照相技术中的具有宽粒径分布的调色剂对于其所要求的性能例如均匀充电和熔融而言也是不利的。
已知有许多分级方法作为使粒径均化的手段。这些分级方法包括使用旋风收集器的方法。通常，旋风收集器用作固气分离设备。随气流在旋风分级器中流过的粉末通过回旋流离心地累积在外部圆筒的壁上，并且逐渐落入在安装在旋风分级器的外部圆筒的下部处的容器中。比颗粒轻得多的气体(主要是空气)从位于其中央的内部圆筒从旋风分级器排出。
也已知使用旋风收集器的分级器，该旋风收集器用于使固体与气体分离，其将粒径较小的粉末与气体一起排出。旋风收集器用于使固体与气体分离并且输送粉末。具有附加分级功能的旋风收集器其优点在于降低了生产投资和工时。
旋风收集器处理其粒径不大于1mm即从几个μm到几百个μm的粉末。
日本特许公开专利文献No.10-230223披露了一种通过将具有孔隙的圆筒安放在旋风收集器的外部圆筒和内部圆筒之间利用过滤作用的分级方法。日本特许公开专利文献No.8-2666938披露了一种通过改变由于间距而导致的间隙来控制分级粒径的方法，其中布置有用于改变旋风收集器的入口的开口宽度的滑板，并且圆锥体的顶端面对着旋风收集器的外部圆筒的下端。另外，日本特许公开专利文献No.2004-283720披露了一种通过用具有其面积小于内部圆筒的端部开口的面积的孔的分隔板增大流速来收集在内部圆筒中央的包括粉末的气流的方法，所述内部圆筒同心地设在外部圆筒中央。
控制分级粒径是旋风分级器的其中一项重要功能，并且更重要的事情是如何利用离心力使粉末朝着外部圆筒的圆周表面按照从小到大的粒径顺序分布。
粒径更大的粉末受到更强的离心力。因此，理想的是，粒径更小的粉末分布在外部圆筒中央，即围绕着旋风分级器的内部圆筒分布，并且粒径更大的粉末按照几乎连续的粒径顺序围绕着外部圆筒的圆周表面分布。当控制分级点时，能够提供用于分离出具有清晰粒径分布的粉末的高产量分级器和分级过程。换句话说，粉末按照从外部圆筒的中央到圆周表面的粒径顺序特定地分布就足够了，否则即使在控制分级点时也不能将粉末分级。
在日本特许公开专利文献No.8-2666938中所披露的方法中，当已经混合并且收集在一起的具有不同粒径的粉末受到离心力并且不能被分级时，可以减小开口宽度。
即使在具有宽粒径分布的粉末在流入到旋风分级器的外部圆筒中时接收到在旋风分级器中的回旋流上的离心力时，该粉末也不能分级成具有所期望的粒径。这是因为来自尺寸变化的入口的具有各种粒径的颗粒在它们开始受到离心力的径向位置处不均匀地混合。在离心力进一步施加在这些颗粒(更长时间停留在旋风分级器的外部圆筒中的颗粒)上时，几乎所有颗粒薄薄地聚集在外部圆筒的内壁上，并且不能被分级。
由于这些原因，所以需要一种能够以高生产率分离具有清晰粒径分布的粉末的旋风分级器。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种以高生产率分离出具有清晰粒径分布的粉末的旋风分级器。
本发明的另一个目的在于提供一种包括所述旋风分级器的气流干燥系统。
本发明的再一个目的在于提供一种由气流干燥系统制备出的调色剂。本发明的这些目的和其它目的单独或者共同地通过发明出一种用于将颗粒状材料分级的旋风分级器来实现，该旋风分级器包括外部圆筒，它包括无腰部分(waistless part)；和倒锥形部分，它与无腰部分的下侧垂直连接；以及包括排气口的内部圆筒，其中内部圆筒具有位置可调节的底端。
通过阅读结合附图给出的本发明优选实施例的以下说明将清楚了解本发明的这些和其它目的、特征和优点。
从结合以下附图考虑的详细说明中将更好地更全面地理解本发明的各个其它目的、特征和从属优点，其中相同的参考符号在整个附图中表示相应的部分，并且其中图1为示出采用了本发明的旋风分级器的气流干燥系统的示意图；图2为示出本发明的旋风分级器的实施例的示意图；图3为示出本发明的旋风分级器的另一个实施例的示意图；图4为示出本发明的旋风分级器的再一个实施例的示意图；图5为示出本发明的旋风分级器的另一个实施例的示意图；图6A为示出本发明的旋风分级器的标准实施例的示意图；图6B为示出本发明的旋风分级器的局部放大实施例的示意图；图7为示出本发明的旋风分级器和附带装置的布置的示意图；图8为示出本发明的旋风分级器的再一个实施例的示意图；图9为示出本发明的旋风分级器(双内部圆筒)的另一实施例的示意图；图10为示出本发明的旋风分级器(双内部圆筒)和附带装置的布置的示意图；图11为示出本发明的旋风分级器、气流干燥器和附带装置的布置的示意图；并且图12为示出在图5中的气流干燥器的示意图。
具体实施例方式
本发明提供了一种能够以高生产率分离出具有清晰粒径分布的粉末的旋风分级器。
例如，在将聚合物调色剂分级时，在干燥湿润彩色聚合物颗粒材料的过程中使用气流干燥器，并且将本发明的旋风收集器用于使固体与气体分离。因此，在本发明中，干燥过程和分级过程能够同时进行。可选的是，分级过程可以在干燥过程之后进行。
本发明人对于在将彩色聚合物颗粒材料分级的过程中使用旋风分级器以高生产率制备具有所期望的清晰粒径分布的彩色聚合物颗粒材料的条件的敏锐研究导致本发明，在至少包括树脂和着色剂的调色剂组分溶解或分散在有机溶剂中以制备出溶液或分散液之后，在水性介质中将溶液或分散液乳化并且洗涤以制备出湿饼，并且用气流干燥器将该湿饼干燥。
下面将对本发明的旋风分级器的第一实施例进行详细说明。
在该说明书中例举说明了调色剂，但是由本发明的旋风分级器分级的粉末不限于聚合物调色剂和粉末调色剂，并且由此可以将任意粉末分级。
如图2至6中所示一样，本发明的旋风分级器包括外部圆筒22(22A和22B)、32(32A和32B)、42(42A和42B)和52(52A和52B)以及内部圆筒24、34(34A和34B)、44和54。外部圆筒具有其直径向上扩大的下部和上部，并且每个上部包括其直径与每个下部的最大直径几乎相同的扩大部分。内部圆筒(241，34A1和34B1)的每个底端位于扩大部分中。在旋风分级器中，颗粒受到沿着回旋流的径向方向的离心力。离心力与粒径成比例地变大，并且粒径较小的颗粒聚集在回旋中心周围，并且粒径较大的颗粒聚集在回旋的外圆周周围。
在本发明中，外部圆筒22、34、42和52的每一个包括扩大部分。回旋流下降至外部圆筒的底部，从入口21、31、41和51的每一个沿着箭头方向回旋，并且导入进内部圆筒24、34、44和54的每一个端部中以排出。来自入口21、31、41和51的每一个的粉末在非扩大部分22A至52A的每一个中受到离心力，并且将几乎所有颗粒压到非扩大部分的圆周表面上。然后，这些颗粒成薄膜形状收集并且进入随后的扩大部分。紧接着在各个颗粒进入扩大部分之后，它们从非扩大部分的圆周表面离开，并且每个颗粒在施加在其上的离心力的作用下根据其直径径向分散。
施加在每个颗粒上的离心力F可以由以下公式决定F＝mV2/R其中m表示颗粒直径；V代表回旋速度；并且R表示回旋半径。
粒径与每个颗粒的质量成正比，并且离心力与粒径成比例地施加在其上，并且径向进行粒径分布。具有较小粒径的颗粒停留在扩大部分中央，并且粒径较大的颗粒几乎按照从最小到最大的粒径顺序径向分布。
在从内部圆筒的底端在一个位置处吸出按照粒径顺序分布的颗粒时，具有所期望的粒径(分布)的颗粒可以非常有效地分离。
改变分级点的其中一个装置包括可垂直运动的内部圆筒。但是，内部圆筒的底端基本上或优选位于扩大部分内。
另外，可以将具有较小直径的收缩部分插入到在扩大部分和非扩大部分之间的连接位置上以向粉末施加更大的离心力。所有颗粒成薄膜形状聚集在收缩部分中，并且正好在它们进入扩大部分时立即扩散开，并且因此将它们更有效地分级。
另外，为了将颗粒更有效地分级，可以将具有直径比内部圆筒直径更大的孔的挡板插入在外部圆筒中央。可以将内部圆筒的底端安放在挡板的头部处。但是，在本发明中，颗粒在挡板下方在扩大部分中有效地分散，并且内部圆筒的底端基本上或优选安放在挡板的底部处。
在本发明的旋风分级器中，对于直径顺序优选满足以下关系式中的一个De＞0.2×DsDe＞1.2×Dr其中De表示扩大部分的直径；Ds表示非扩大部分的直径；并且Dr表示收缩部分的直径。
在内部圆筒的底端离扩大部分的入口太远时，内部圆筒可能吸出具有不理想(较大)粒径的颗粒。因此，内部圆筒的底端优选垂直设置在离在扩大部分和非扩大部分或收缩部分之间的连接点的以下距离的位置处10×((De-Ds)/2)或10×((De-Dr)/2)。
内部圆筒可以为单圆筒，并且优选为多圆筒，用于将颗粒精确分级。内部圆筒的底端优选位于扩大部分内。在多个圆筒的每一个相互具有不同长度时，少量颗粒可以排出几次，并且能够将这些颗粒更精确地分级。在每个多圆筒的底端可以改变时，能够精确控制分级点。
具有多个扩大部分的旋风分级器能够更精确地将颗粒分级。在旋风分级器具有双(第一和第二)扩大部分和双内部圆筒时，优选的是，其中一个内部圆筒的底端位于第一扩大部分内，并且其它内部圆筒的底端位于第二扩大部分内。每个都具有孔的多块挡板可以代替多个扩大部分。
多个扩大部分、多个挡板和多个内部圆筒的组合能够决定所期望的粒径及其分布，从而更精确地将颗粒分级。
每个都具有较大粒径的颗粒在扩大部分入口附近向内壁飞出，并且当在壁上形成收集袋时，只能够将每个都具有较大粒径的颗粒分级。当通过上下运动的滑动件来控制通向收集袋的流动入口的位置时，能够控制每个都具有较大粒径的颗粒的分级点。
另外，当内部圆筒的底端具有用来控制流动面积的控制板时，能够控制气流进入内部圆筒的流入速度并且使之稳定。
控制板可以为平板，并且优选具有锥形形状，因为气流在没有出现紊流的情况下被吸入到内部圆筒中。气流流入区域由在内部圆筒的底端和控制板之间的间隙形成。
图6A为示出本发明的旋风分级器的标准实施例的示意图，而图6B为示出本发明旋风分级器的局部放大实施例的示意图。
图2至5为旋风分级器的标准实施例，并且可以如图6所示一样局部放大。局部放大的旋风分级器包括入口1、非扩大部分2A、扩大部分2B、底部5和内部圆筒4。在旋风分级器中的非扩大部分2A和扩大部分2B具有相同的直径，孔形成收缩部分，并且外部圆筒的扩大部分从孔到具有底部的边界。非扩大部分2A和扩大部分2B形成外部圆筒。
在局部放大的旋风分级器中，在扩大部分中可以包括孔或不包括孔，并且非扩大部分2A和扩大部分2B可以通过孔相互连接。
接下来将参照图1对采用本发明的在图2至6中的旋风分级器的任一个的气流干燥系统进行说明。
本发明的气流干燥系统包括位于旋风分级器14上游的用来供给粉末(例如调色剂)的供料器和位于其下游的旋风收集器16和排气扇。
供料器包括粉末供给装置(例如粉末供给气体12)和粉末供给器11，并且可以包括托盘13。
在旋风收集器16和旋风分级器14之间可以形成一反馈装置，用来将一部分分级粉末反馈给旋风分级器14的入口。
该反馈装置优选包括吸气机构和排出机构，例如阀门和排气扇18的组合。可选的是，该反馈装置可以只包括排气扇。
另外，在本发明中的气流干燥系统中，在用反馈装置代替旋风收集器16时，旋风分级器14可以为多级分级器。这种分级器能够很容易制备出具有所期望的粒径的分级调色剂。
本发明的旋风分级器在与用在其它过程中的设备组合时呈现其节能效果。当在聚合物调色剂的干燥过程中通过气流干燥器使湿彩色聚合物颗粒材料干燥时，在干燥之后随着气流排出的彩色聚合物颗粒材料可以通过旋风分级器分离成固体和气体。这时，在同样将彩色聚合物颗粒材料分级时，能够降低整个设备的成本，并且能够大大降低工时数。这同样大大改善了全球环境。
接着，将详细描述本发明的旋风分级器的第二实施例。
在这些说明中例举说明了调色剂，但是由本发明的旋风分级器分级的粉末不限于聚合物调色剂和粉末调色剂，并且由此能够将任意粉末分级。
本发明提供了一种旋风分级器，它包括外部圆筒，它由倒锥形部分和其上的无腰部分构成；以及内部圆筒，其一个端部插入到外部圆筒中，其特征在于，内部圆筒的作为插入到外部圆筒中的排气吸气口的端部位于倒锥形部分的高度内。倒锥形部分的母线相对于其法线的倾角是重要的。当该倾角较大时，在内部圆筒的端部和锥体的内表面之间的间隙即使在内部圆筒稍微上下运动的情况下变化很大。另外，回旋流的回流直径变化很大，从而导致难以细微调节分级粒径。因此，倾角优选不大于45°。
独立可变的多个内部圆筒例如双圆筒能够将粉末分成三个等级，它们被收集在位于倒锥形部分下方的收集容器中，吸入到外管中，并且吸入到内管中。因为多个内部圆筒独立可变，因此，分级粒径可以按需要控制。多内部圆筒不仅能够比单内部圆筒更精确地分级，而是还能够用外管收集粒径较小的粉末，用内管收集粒径中等的粉末，并且在位于倒锥形部分下方的收集容器中收集粒径较大的粉末。另外，每种粉末任选循环，并且任选处置其粒径小于所期望粒径的粉末。
作为本发明的优点，能够将安装在其它设备中的固体-气体分离旋流器用作分级旋流器。因此，显然不需要新的能源。在本发明中，采用收集在受到气流干燥之后的粉末的旋流器，以使之具有分级能力。在图11中显示出实际气流干燥器和旋流器的布置草图，并且在图6中显示出气流干燥器的概括。如图11所示，由供气扇3-1提供的气流由加热器3-2加热成干燥空气，并且供给气流干燥器3-3。同时，从供应装置3-4将湿饼送给气流干燥器。完全粉末化并且干燥的彩色聚合物颗粒材料穿过出口，并且由旋流器3-5捕集并且收集在容器3-6中。在图11中，3-7为虫子过滤器，并且3-8为排风扇。在本发明中，捕集旋流器改变为具有分级能力。
在图12中，4-1为气流干燥器，4-2为湿饼入口，4-3为干燥空气送入口，并且4-4为用于在干燥之后的彩色聚合物颗粒材料和干燥空气的出口。干燥空气在气流干燥器4-1中循环流动，同时干燥从湿饼入口4-2连续送入的湿饼，并且与在干燥之后的彩色聚合物颗粒材料一起从出口4-4连续排出。
虽然已经对本发明进行了总体说明，但是通过参照在这里只是用于例举说明目的提供并且不是进行限定的特定具体实施例能够获得进一步的理解。在下面实施例的说明中，除非另有规定，数字表示重量份比。
实施例实施例1在包括搅拌器和温度计的反应容器中混合683份水、11份硫酸酯和环氧乙烷甲基丙烯酸酯的加合物的钠盐(来自Sanyo Chemical Industries，Ltd.的ELEMINOL RS-30)、138份聚苯乙烯、138份甲基丙烯酸酯以及以及1份过硫酸铵，并且以400rpm的速度将该混合物搅拌15分钟以制备出白色乳剂。
将白色乳剂加热至具有75℃的温度并且反应5个小时。另外，加入30份浓度为1％的过硫酸铵水溶液，并且使该混合物在75℃下反应5个小时以制备出乙烯树脂(苯乙烯-甲基丙烯酸酯-丁基丙烯酸酯-硫酸酯与环氧乙烷甲基丙烯酸酯的加合物的钠盐的共聚物)的水性分散液(颗粒物分散液)。
另外，混合990份的水、83份的[颗粒物分散液1]、37份浓度为48.5％的十二烷基二苯醚二磺酸钠的水溶液(来自Sanyo Chemical Industries，Ltd.的ELEMINOL MON-7)，以及90份的醋酸乙烯酯，并搅拌以制备乳液(水相)。
在包括冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中在常压和230℃将229份的双酚A与2摩尔的环氧乙烷的加合物、529份的双酚A与3摩尔的环氧丙烷的加合物、208份的对苯二酸、46份的己二酸和2份氧化二丁基锡缩聚8小时。另外，在混合物减压10-15mmHg并反应5小时之后，向其中加入44份苯偏三酸酐，将混合物在常压和180℃反应2小时，以制备[低分子量聚酯]。
在包括冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中在常压和230℃将682份的双酚A与2摩尔的环氧乙烷的加合物、81份的双酚A与2摩尔的环氧丙烷的加合物、283份对苯二酸、22份苯偏三酸酐和2份氧化二丁基锡缩聚8小时。另外，在混合物减压10-15mmHg并反应5小时之后，制备[中间体聚酯]。
然后，在包括冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中在100℃将410份的[中间体聚酯1]、89份异佛尔酮二异氰酸酯和500份的醋酸乙烯酯反应5小时，以制备[油相A]。
在包括搅拌器和温度计的反应容器中，在50℃将170份的异佛尔酮二胺和75份的丙酮反应5小时，以制备[酮亚胺化合物]。
用Mitsui Mining Co.，Ltd的HENSCHEL MIXER将1200份的水、540份的来自Degussa AG的具有通过JIS K6221测量时的42ml/100mg的邻苯二甲酸二丁酯油吸收和9.5pH值的碳黑Printex 35和1200份的聚酯树脂混合在一起。在通过表面温度为130℃的双辊研磨机捏和混合物30分钟之后，通过施加压力延展混合物，冷却、并通过粉碎机粉碎，以制备[母料]。
在包括搅拌器和温度计的反应容器中，将378份[低分子量聚酯]、110份巴西棕榈蜡、22份电荷控制剂(来自Orient Chemical Industries，Ltd的水杨酸金属复合物E-84)以及947份的醋酸乙烯酯混合在一起。将混合物在搅拌的同时加热温度80℃。在80℃的温度保持5小时之后，将混合物在1小时内冷却以具有30℃的温度。然后，将500份的[母料]和500份的醋酸乙烯酯加入到所述混合物中，并混合1小时，以制备[材料溶液]。
将1324的[材料溶液]转移到另一个容器，然后通过珠粒研磨机(来自IMECS CO.，LTD)按照以下的条件在其中将碳黑和蜡分散三个道次液体供给速度1kg/hr；周边盘速6m/sec；体积上80％的填充氧化锆珠粒直径是0.5mm。
然后，将浓度为65％的1324份的[低分子量聚酯]醋酸乙烯酯溶液加入到[材料溶液]中，将混合物在相同的条件下用珠粒研磨机研磨1个道次，以制备[颜料和蜡分散体]。
在容器中分散664份的[颜料和蜡分散体]和5.9份的[酮亚胺化合物]，以制备[油相B]。
在来自Noritake Co.，Ltd的Static Mixer中分别通过泵送入74份的[油相A]和60.4份的[油相B]并将它们混合。均匀混合的油相与通过泵送入的101.6份[水相]结合在一起，将混合物通过来自PRIMIX Corp.的连续乳化剂管线均匀混合器在8400rpm剪切进行乳化，以制备[浆液A]，其中在[水相]媒介中存在变为彩色且聚合颗粒材料的微观的[油相]滴。
将[浆液A]放入包括搅拌器和温度计的容器内。在40℃从浆液A中将溶液除去8小时之后，将浆液在60℃熟化8小时，以制备[浆液B]。
将100份的[浆液B]通过压滤机进行固液分离，并在0.4Mpa脱水以制备[湿饼A]。
通过TK类型的均匀混合器在6000rpm将100份的[湿饼A]均匀分散在200份的离子交换水中30分钟，以制备[分散浆液A]。
将100份的[分散浆液A]在1000G的离心作用的虹吸管柱离心机中固液分离，以制备[湿饼B]。
通过气流干燥器干燥。[湿饼B]的含水量是25％重量百分比。
干燥条件如下风量10m3/分钟；入口温度65℃；并且出口温度33℃。
干燥速度为0.5kg/分钟。该[湿饼B]在干燥之后其含水量为0.9wt％。
通过试验旋风分级器将该彩色聚合物颗粒材料分级。在图1中显示出该旋风分级器和包括该旋风分级器的气流干燥系统。排气扇18的吸气在旋风收集器16和旋风分级器14中产生出回旋流。首先，粉末供给装置11将预定量的彩色聚合物颗粒材料连续排放到托盘13中。排放在托盘13中的彩色聚合物颗粒材料通过排气扇18的吸气和粉末供送空气12输送到旋风分级器14中。由在旋风分级器14中的回旋流分级的具有所期望粒径和粒径分布的彩色聚合物颗粒材料落在用来收集所期望颗粒的收集容器15中。其直径小于所期望直径的彩色聚合物颗粒材料从旋风分级器14的内部圆筒排出并且进入旋风收集器16。旋风收集器16的回旋流收集所有其直径小于所期望直径的彩色聚合物颗粒材料，并且它们落入在用来收集更小颗粒的收集容器17中。
在图2中显示出在实施例1中所使用的旋风分级器。
其中的各个圆圈为彩色聚合物颗粒材料考虑到其尺寸的示意图。
从入口21流入的具有较宽粒径分布的彩色聚合物颗粒材料在旋流器外部圆筒22A中受到来自其中的回旋流的离心力，并且沿着旋流器外部圆筒逐渐下降。在孔板23的上表面附近，其孔使流动通道面积变窄。因此，回旋速度迅速增大，并且施加在彩色聚合物颗粒材料上的离心力迅速扩大。
穿过孔板23的孔的气流从中释放出，并且通过累积在颗粒中的离心力而径向扩散在旋流器外部圆筒22B中。受到较大离心力的其粒径较大的彩色聚合物颗粒材料喷射到扩大部分的壁上并且分散，然后沿着旋流器外部圆筒的壁下落并且收集在用于收集所期望颗粒的收集容器中。受到较小离心力的其粒径较小的彩色聚合物颗粒材料保持在扩大构件中央，并且与来自旋流器内部圆筒24的排气一起从旋风分级器排出。
在这些实施例和比较实施例中所使用的彩色聚合物颗粒材料其体积平均粒径(Dv)为5.8μm，并且Dv/Dn(数量平均粒径)为1.18。彩色聚合物颗粒材料包括其数量百分比为14.6％的其直径不小于4μm的颗粒以及其数量百分比为1.3％的其直径不小于12.7μm的颗粒。
在实施例1中，排气扇的风量为270m3/小时，彩色聚合物颗粒材料的供给量为8.7kg/h，并且De(旋流器外部圆筒22A的直径)/Dr(孔板的孔径)为1.6。旋流器内部圆筒的底端设置在离孔板的底面1×((De-Dr)/2)(＝185mm)的位置处。
实施例2重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了旋流器内部圆筒的底端设置在离孔板的底面9×((De-Dr)/2)(＝425mm)的位置处。
实施例3重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了De/Dr为1.3，并且旋流器内部圆筒的底端设置在离孔板的底面5×((De-Dr)/2)(＝305mm)的位置处。
实施例4重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了De/Dr为1.3，并且旋流器内部圆筒的底端设置在离孔板的底面9×((De-Dr)/2)(＝425mm)的位置处。
实施例5重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了用图3中的旋风分级器14代替旋风分级器，它包括双扩大部分，它带有2块孔板33A和33B和双内部圆筒34A和34B，用来混合彩色聚合物颗粒材料并且将它们输送到旋风收集器16中。在实施例5中，排气扇的风量为270m3/小时，并且彩色聚合物颗粒材料的供给量为8.7kg/小时，并且De(旋流器外部圆筒32A的直径)/Dr(两个孔板中每一个具有相同直径的孔)为1.6。旋流器内部圆筒34A和34B的底端分别设置在离孔板33A和33B的相应底面1×((De-Dr)/2)(＝185mm)的位置处。
实施例6重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了用图4中的旋风分级器代替旋风分级器，它包括收集袋45，用来收集具有较大粒径的颗粒。在实施例6中，没有使用用来控制收集袋45的入口的滑板46。排气扇的风量为270m3/小时，并且彩色聚合物颗粒材料的供给量为8.7kg/小时，并且De/Dr为1.6。旋流器内部圆筒44的底端设置在离孔板43的底面1×((De-Dr)/2)(＝185mm)的位置处。
实施例7重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了用图4中的旋风分级器代替旋风分级器，它包括收集袋45，用来收集具有较大粒径的颗粒。在实施例7中，滑板46使收集袋45的入口半开。排气扇的风量为270m3/小时，并且彩色聚合物颗粒材料的供给量为8.7kg/小时，并且De/Dr为1.6。旋流器内部圆筒44的底端设置在离孔板43的底面1×((De-Dr)/2)(＝185mm)的位置处。
实施例8重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了用图5中的旋风分级器代替旋风分级器，它包括朝着内部圆筒54的底端的锥形控制板55。在它们之间的间隙面积为内部圆筒54的底端面积的2/3。排气扇的风量为270m3/小时，并且彩色聚合物颗粒材料的供给量为8.7kg/小时，并且De/Dr为1.6。旋流器内部圆筒的底端设置在离孔板43的底面9×((De-Dr)/2)(＝425mm)的位置处。
实施例9重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了De/Dr为1.1。
实施例10重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了De/Dr为1.1，并且旋流器内部圆筒的底端设置在离孔板的底面12×((De-Dr)/2)(＝515mm)的位置处。
对比例1重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了使用包括无腰外部圆筒并且没有扩大部分和内部圆筒的旋风分级器。旋流器内部圆筒的底端如此设置，从而内部圆筒其长度为185mm。
对比例2重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了使用包括无腰外部圆筒并且没有扩大部分和内部圆筒的旋风分级器。旋流器内部圆筒的底端如此设置，从而内部圆筒其长度为305mm。
对比例3重复在实施例1中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了使用包括无腰外部圆筒并且没有扩大部分和内部圆筒的旋风分级器。旋流器内部圆筒的底端如此设置，从而内部圆筒其长度为515mm。
通过产自Beckman Coulter，Inc.的Coulter counter Multisizer选择地使用与彩色聚合物颗粒材料和调色剂的粒径一致的其直径为50μm的孔来测量出在实施例1至10和比较实施例1至3中分级的每种彩色聚合物颗粒材料的50000个颗粒的粒径。
在表1中显示出这些结果。
表1
在实施例1至5中的不大于4μm的颗粒的含量低于对比例的那些。另外，实施例1至5具有更好的产出率。在实施例6和7中，同样将具有较大粒径的颗粒分级，并且通过用来收集它们的袋的入口面积来控制它。其中入口速度比其它实施例更快的实施例8能够以高产出率将颗粒精确分级。
实施例11通过试验旋风分级器将该彩色聚合物颗粒材料分级。在图7中显示出该旋风分级器和包括该旋风分级器的气流干燥系统。排气扇1-8的吸气在旋风收集器1-6和旋风分级器1-4中产生出回旋流。首先，粉末供给装置1-1将预定量的彩色聚合物颗粒材料连续排放到托盘1-3中。排放在托盘1-3中的彩色聚合物颗粒材料通过排气扇1-8的吸气和粉末供送空气1-2输送到旋风分级器1-4中。由在旋风分级器14中的回旋流分级的具有所期望粒径和粒径分布的彩色聚合物颗粒材料落在用来收集所期望颗粒的收集容器1-5中。其直径小于所期望直径的彩色聚合物颗粒材料从旋风分级器14的内部圆筒排出并且进入旋风收集器1-6。旋风收集器1-6的回旋流收集所有其直径小于所期望直径的彩色聚合物颗粒材料，并且它们落入在用来收集更小颗粒的收集容器1-7中。
在图8中显示出在实施例11中所使用的旋风分级器。
从入口2-1流入的具有较宽粒径分布的彩色聚合物颗粒材料在旋流器外部圆筒2-3的无腰部分中受到来自其中的回旋流的离心力，并且沿着旋流器外部圆筒2-4的倒锥形部分逐渐下降。聚集在旋流器(回流)中央的在旋流器外部圆筒2-3的无腰部分和旋流器外部圆筒2-4的倒锥形部分中受到离心力的具有较小粒径的彩色聚合物颗粒材料与来自旋流器内部圆筒2-2的排气一起从本发明的旋风分级器中排出。
在这些实施例11-18和对比例4-5中所使用的彩色聚合物颗粒材料其体积平均粒径(Dv)为5.8μm。Dv/Dn(数量平均粒径)为粉末的粒径分布宽度。Dv/Dn越接近1.00，则宽度越小，这意味着粉末具有均匀的粒径。该彩色聚合物颗粒材料的Dv/Dn为1.18。彩色聚合物颗粒材料包括其数量百分比为14.6％的其直径不大于4μm的颗粒，这将要排出。
排气扇的风量为270m3/小时，彩色聚合物颗粒材料的供给量为8.7kg/h，旋流器外部圆筒的内径为155mm，旋流器外部圆筒的长度为300mm，旋流器外部圆筒的倒锥形部分的长度(2-4沿着垂直方向的长度)为200mm，在母线(2-α)和法线(2-β)之间的倾角(2-γ)为15°，并且内部圆筒的内径为55mm。
在实施例1中，在旋流器中的内部圆筒2-2的长度从旋流器外部圆筒的顶面2-5为350mm。
实施例12重复在实施例11中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了在旋流器中的内部圆筒2-2的长度从旋流器外部圆筒的顶面2-5为400mm。
实施例13重复在实施例11中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了在旋流器中的内部圆筒2-2的长度从旋流器外部圆筒的顶面2-5为450mm。
实施例14
重复在实施例11中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了在旋流器中的内部圆筒2-2的长度从旋流器外部圆筒的顶面2-5为460mm。
实施例15重复在实施例11中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了在母线(2-α)和法线(2-β)之间的倾角(2-γ)为45°，并且在旋流器中的内部圆筒2-2的长度从旋流器外部圆筒的顶面2-5为310mm。
实施例16重复在实施例11中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了在母线(2-α)和法线(2-β)之间的倾角(2-γ)为45°，并且在旋流器中的内部圆筒2-2的长度从旋流器外部圆筒的顶面2-5为320mm。
实施例17采用双内部圆筒(图9)。接下来，如图10所示一样，与排气一起从外管排出的小尺寸颗粒由旋风收集器1-6a收集在小尺寸颗粒容器1-7a中。与排气一起从外管排出的中等尺寸颗粒由旋风收集器1-6b收集在中等尺寸颗粒容器1-7b中。
在实施例17中，如图9所示，重复在实施例11中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了在旋流器中的内部圆筒2-2a的外管长度从离旋流器外部圆筒的顶面(2-5)为420mm，并且在旋流器中的内部圆筒2-2b的内管长度从旋流器外部圆筒的顶面2-5为460mm。内部圆筒2-2a的外管其内径为70mm，内部圆筒2-2b的内管其内径为55mm，另外在旋风收集器1-6a和旋风收集器1-6b中的内部圆筒其内径为55mm并且长度为130mm。
实施例18如在实施例17中一样采用双内部圆筒。如图10所示一样，与排气一起从外管排出的小尺寸颗粒由旋风收集器1-6a收集在小尺寸颗粒容器1-7a中。与排气一起从外管排出的中等尺寸颗粒由旋风收集器1-6b收集在中等尺寸颗粒容器1-7b中。
在实施例18中，重复在实施例11中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了在旋流器中的内部圆筒2-2a的外管长度从旋流器外部圆筒的顶面2-5为400mm，并且在旋流器中的内部圆筒2-2b的内管长度从旋流器外部圆筒的顶面2-5为460mm。
对比例4重复在实施例11中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了在旋流器中的内部圆筒2-2的长度从旋流器外部圆筒的顶面2-5为150mm。在旋流器内部圆筒2-2的端部处的吸气开口位于旋流器外部圆筒2-3的无腰部分的高度内。
对比例5重复在实施例11中用于将彩色聚合物颗粒材料分级的过程以将彩色聚合物颗粒材料分级，除了在旋流器中的内部圆筒2-2的长度从旋流器外部圆筒的顶面2-5为220mm。在旋流器内部圆筒2-2的端部处的吸气开口位于旋流器外部圆筒2-3的无腰部分的高度内。
通过产自Beckman Coulter，Inc.的Coulter counter Multisizer选择地使用与彩色聚合物颗粒材料和调色剂的粒径一致的其直径为50μm的孔来测量出在实施例11至18和比较实施例4和5中分级的每种彩色聚合物颗粒材料的50000个颗粒的粒径。在表1中的产出率为用分级之前的总重量除分级之后收集在收集容器(1-5)中的彩色聚合物颗粒材料的重量而确定的数值。换句话说，可以说产出率为收集在收集容器(1-5)中的粉末相对于其在分级之前总重量的重量百分比。
在表2中显示出这些结果。
表2
如表2所示，在对比例4和5中，即使在内部圆筒的端部处的吸气口位于无腰外部圆筒中，分级效果也非常小。在实施例11至14中，随着内部圆筒的端部下降，其直径不大于4μm的微细粉末的含量降低，并且表示粒径分布宽度的Dv/Dn也改善。
在实施例16中，其中在旋流器外部圆筒(2-4)的倒锥形部分的母线和法线之间的倾角为45°，内部圆筒的端部距离旋流器外部圆筒的倒锥形部分的内表面大约30mm。在实施例15中，内部圆筒的端部从其偏移另一个10mm。在其中在旋流器外部圆筒的倒锥形部分的母线和法线之间的倾角为15°的实施例4中，内部圆筒的端部距离旋流器外部圆筒的倒锥形部分的内表面大约30mm。在实施例13中，内部圆筒的端部从其偏移另一个10mm。在吸入具有所期望粒径的颗粒以及具有较小粒径的颗粒的实施例16中，分级精度比实施例15的更差。通过在实施例15和16中的10mm移动进行的精确控制比在实施例13和14中的更差。因此，在旋流器外部圆筒的倒锥形部分的母线和法线之间的倾角不小于45°对于精确分级不是优选的。
采用吸入粒径较小的颗粒两次的双内部圆筒的实施例17能够更精确地只是排除粒径较小的颗粒。另外，其中改变了在旋流器中的内部圆筒(2-2a)的外管长度的采用伸缩式双内部圆筒的实施例18能够如所期望的一样控制分级粒径。
本申请要求分别于2005年11月18日、2006年3月15日、2006年8月1日以及2006年8月23日提交的日本专利申请Nos.2005-334254、2006-070287、2006-209635和2006-226266的优先权并且包含了与之相关的主题，这些文献的每一个的全部内容通过引用被合并于此。
虽然现在已经对本发明进行了全面说明，但是对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离这里提出的本发明精神和范围的情况下可以对本发明作出许多变化和改变。
权利要求
1一种用于将颗粒状材料分级的旋风分级器，包括外部圆筒，它包括无腰部分(waistless part)；和倒锥形部分，该倒锥形部分与无腰部分的下侧垂直连接；以及包括排气口的内部圆筒，其中内部圆筒具有位置可调节的底端。
2.如权利要求1所述的旋风分级器，其中无腰部分还包括收缩部分，该收缩部分包括具有任意收缩的内径的圆筒或形成有孔的挡板，并且其中内部圆筒的底端位于倒锥形部分中。
3.如权利要求1或2所述的旋风分级器，其中满足以下关系式De＞1.2×Dr其中De表示倒锥形部分的直径；并且Dr表示在收缩部分包括具有收缩内径的圆筒时的直径或者在收缩部分包括形成有孔的挡板时的孔径。
4.如权利要求1至3中任一项所述的旋风分级器，其中内部圆筒的底端在如下距离内垂直位于收缩部分底面下方10×((De-Dr)/2)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的旋风分级器，其中外部圆筒包括多个倒锥形部分和收缩部分。
6.如权利要求1至5中任一项所述的旋风分级器，还包括多个内部圆筒，其中每个内部圆筒具有位于多个倒锥形部分的每一个中的底端。
7.如权利要求1至6中任一项所述的旋风分级器，还包括在外部圆筒的无腰部分的外圆周上的袋，用于在将粒径较大的颗粒材料分级。
8.如权利要求7所述的旋风分级器，其中所述袋包括在入口处可以上下滑动的板。
9.如权利要求1至8中任一项所述的旋风分级器，还包括位于内部圆筒至少一个底端下方的板或锥体，用于控制内部圆筒的排气口的面积。
10.如权利要求9所述的旋风分级器，其中所述板或锥体可以上下滑动。
11.如权利要求1所述的旋风分级器，其中所述内部圆筒具有位于倒锥形部分的高度内的底端。
12.如权利要求1至11中任一项所述的旋风分级器，其中所述倒锥形部分其母线相对于法线的倾角不大于45°。
13.如权利要求1至12中任一项所述的旋风分级器，还包括多个内部圆筒，其中所述多个内部圆筒具有彼此位置不同的底端。
14.如权利要求13所述的旋风分级器，其中多个内部圆筒的至少一个具有位于倒锥形部分的高度内的底端。
15.如权利要求13或14所述的旋风分级器，其中多个内部圆筒的底端独立地并且可移动地定位。
16.如权利要求13至15中任一项所述的旋风分级器，其中由多个内部圆筒吸入的粉末单独收集在单独收集容器中。
17.如权利要求1至16中任一项所述的旋风分级器，还包括气流干燥器。
18.一种制备调色剂的方法，该方法包括使用如权利要求1至17中任一项所述的旋风分级器将调色剂颗粒分级以制备出分级颗粒；以及收集分级颗粒。
19.一种通过如权利要求18所述的方法制备出的调色剂。
全文摘要
本发明公开了一种用于将颗粒状材料分级的旋风分级器，它包括外部圆筒，该外部圆筒包括无腰部分和倒锥形部分，该倒锥形部分与无腰部分的下侧垂直连接；还包括具有排气口的内部圆筒，其中内部圆筒具有位置可调节的底端。
文档编号B04C5/14GK1966156SQ20061014944
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月20日 优先权日2005年11月18日
发明者门田孝洋, 上原贤一, 黑田升, 小林正人 申请人:株式会社理光