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化学聚合法彩色墨粉和机械粉碎法彩色墨粉（非常全面）

来源：全程办公网 ????作者：王肖平凡伟 ????时间：2010-11-17

?? 随着互联网的广泛应用，大量的信息都打扮得花枝招展吸引人们的眼球，彩色激光打印机、彩色复印机和彩色一体机成为计算机终端的必备工具。彩色墨粉变成它们不可缺少的‘汽油’和‘食粮’。资料表明，全球彩色墨粉年消耗量在30000吨以上，且每年以20%的速度增长。我国的年需求量也在3000吨以上，近三年更以50%的速度飞速增长。但我国的彩色墨粉主要靠进口，制造技术和市场价格也被日、美少数几家厂商所垄断。我国极需要具有自主知识产权、自主品牌的彩色墨粉。

??? 去年国家科技部颁发了一个10项新材料技术领域重点项目国家高技术研究发展计划[863计划]，其中就有聚合法制造彩色墨粉。这对我们打破彩色墨粉市场的国际垄断，降低高昂的市场价格，拉动我国相关产业的发展和技术进步，提高我国彩色墨粉的自主创新能力和国际竞争力是一个新的挑战。
??? [863计划]以竞争招标的形式发布以来，全国出现了一个大上聚合法彩色墨粉的热潮，他们有原来是物理法墨粉厂准备扩建化学法生产线的，有原来只是做墨粉原材料的准备新建聚合法彩色墨粉厂的，还有原来根本就不是这一行的却因为自己的产品没有市场，或者为了寻找新项目，或者想向上面要贷款因而来此‘一搏’的于是纷纷赶来‘投标’‘立项’、‘咨询。3000吨的国内市场[还不包括潜在的国际市场]有着极大的吸引力，3000吨彩色墨粉的国内需求也不是一两家聚合粉厂所能满足的，必须各相关产业配合、协作、支援。这是一个难得的机遇，谁不想试一试呢?
??? 作为一个彩色墨粉的老用户，我们不是彩色墨粉生产的‘专家’，但我们用过很多粉，干了很多年，多少也算是个‘行家’。我们可能不会‘做’，但是我们会‘用’，我们知道哪个好哪个差，哪个便宜哪个贵。面对当前一片大上聚合法彩色墨粉热，谈谈自己的体会，给过热降点温，可能会有点用处。
??? 聚合法彩色墨粉有着无与伦比的优点:溜园的球形，均匀的粒径，均匀的带电分布，以及低温、无油定影，印品图像高质量、高分辨率、高清晰度、高层次，设备节能、环保，使得传统的粉碎法墨粉相形见绌。记得十年前我们买了台XEROX A935彩色复印机，复印件明显和原稿不一样’。现在我们随便拿一台彩色激光打印机，其印品的层次、分辨率、质感和原稿几乎没有区别。这因为墨粉品质提高了。
??? 聚合法制粉就是化学法制粉，简称‘化学法’。粉碎法制粉就是机械粉碎法制粉，简称‘机械法’或‘粉碎法’，相对于化学法又把它叫‘物理法’。
一.机械粉碎法
??? 1.机械粉碎法制粉过程
?? 原料混合 >混炼 >粉碎> 分级> 外添加 >成品{请把每个工序外加方框}把好端端的微小粉粒，非要经过混炼变成大块，再把它粉碎，这种翻来覆去的重复劳动就是浪费，如果能把这些微小颗粒的原料，直接均匀的黏结在一起，成为一定粒径的小球状，这就省事了。
??? 2.机械粉碎法制粉的优点历史悠久，设备精良，工艺成熟，操作安全，易于自动化生产。全封闭生产线容易环保，质量稳定，成本低廉。树脂等原料选择范围广。随着各种原始材料的粒度变得越来越细[纳米级]，搅拌越来越均匀，混炼设备越来越完善，粉碎分级设备使粉体颗粒越来越小，收得率越来越高，机械粉碎法完全能生产9微米粒径以下的合格墨粉。
??? 3.机械粉碎法制粉的缺点：
??? 从理论上讲，各种初始原料在固态下不可能混合得十分均匀，尤其是对某些含量仅占千分之几的成分，更无法做到均匀分散。经过混炼、粉碎后的某些颗粒单元，总会出现某种原料成分的缺失。这就使得其中有些墨粉不具备理想的静电特性、电动特性。因而在复印过程中‘鱼目混珠’、‘滥竽充数’，于是出现底灰、掉粉、‘鬼影’，最终被扫入废粉仓中。机械法粉碎的颗粒大小不均匀，粒径分散度宽，需要分级，收得率低，生产效率低。这种粉体形状各异，流动性差，表面带电不均匀，显影也不均匀。
二.化学聚合法
??? 1.化学聚合法制粉过程
??? 用助剂包裹各种微粒原料 >在装有特定溶液的聚合釜中搅拌聚合> 沉淀 >清洗 >脱水 >低温干燥 >外添加> 成品{请把每个工序外加方框}在聚合过程中，各种原料以微粒状投入，成品以微粒状产出，只是成分改变了，粒径增加了，无须粉碎，节约能耗。
??? 2.化学聚合法制粉的优点
??? 各种原始材料的微粒，在‘水’溶液[乳化凝聚法用乳液]的反应釜中能得到充份的均匀混合，保证每个颗粒单元含有基本相同[不一定完全相等]的成分。而助剂的表面张力又保证了合成的墨粉有相同的球形粒径。这样制成的墨粉粒径小[5~6微米]，都有几乎相同的静电特性和电动特性。可以说每一粒墨粉几乎都能积极地参加到复印过程中去，印品的质量高，废粉少。因此当先进的化学法墨粉一出现，马上就因其优异的特性受到人们的青睐，主机及耗材生产厂商趋之若骛。
??? 3.化学聚合法制粉的缺点
??? 生产设备和环保设备投资巨大。聚合法洗涤墨粉用水量极大，每生产1吨墨粉大约用水100吨，必须建立一个水处理系统。湿粉的干燥时间长，约需60小时，干燥设备控温也相当复杂。由于各种原始材料都必须能被助剂包容，在溶剂中均匀分散，化学法可选用的材料范围非常窄。各家的工艺因与所选用的材料密切相关而千变万
化，现在可以买到日本的成套设备，但买不到配方和工艺。我国第一家化学制粉厂完全用自制设备，引进国外小试技术，摸索了几年才达到今天的境界。
三.化学聚合法制粉的发生和发展
??? 1.主机机构的变化催生化学法出世
??? 最早出现的彩色复印机、彩色激光打印机定影部分都采用外部清洁润滑系统。为了防止定影辊沾墨粉，使用硅油、油辊或含油清洁纸进行。如早期的HP4500、HP color 5。但这种清洁润滑装置机构复杂、体积庞大，逐渐被内部清洁润滑所取代。其实这种机理早在Xerox1027模拟复印机中就出现了，只是还不成熟，当时使用1027墨粉不用硅油或清洁纸，也因为单色复印多为覆盖率很低的文字稿，墨粉用量少，沾辊并不严重，问题并不突出。这类机器的墨粉本身含有足够的固体硅油和石蜡，不需要在定影部位增加其它清洁润滑装置。但是由于硅油和石蜡的分子量和墨粉中主要成分树脂的分子量相距甚远，在机械法混炼中加入的固体硅油和石蜡在缓慢冷却时常常又会析出，而造成墨粉‘贫油’，多少还是沾辊。尤其在彩色复印中，文本多为覆盖率极高的图片，墨粉用量大时，沾辊现象明显。由于化学聚合法制粉解决了这个问题，现在的HP系列所有彩色激光打印机都采用化学法彩色墨粉，都取消了定影硅油和清洁纸、清洁辊。彩色墨粉要求树脂的定影温度低，才能熔化均匀。多功能机要求机器予热快[零启动]，也要定影温度低，这用乳化凝聚法就很容易实现。
??? 2.OEM主机厂商的‘推波助澜’
??? 黑色墨粉比彩色墨粉制作有很多方便之处，原始材料来源很宽，更不需要无色透明的树脂，因此既可以加入铁粉做成单组份磁性粉，也可以做成无磁性的单组份或双组份粉。由于磁性粉所用的显影器机构简单可靠，容易实现高速复印，早期份或双组份粉。由于磁性粉所用的显影器机构简单可靠，容易实现高速复印，早期的彩色激光打印机中黑色鼓粉盒始终‘坚持’用磁性粉，而另外三个彩色鼓粉盒则不得不用昂贵的非磁性粉。如HP4500。黑色墨粉比彩色墨粉便宜，用物理法制作黑色墨粉更比化学法便宜，在彩色复印中尽可能的采用物理粉去降低费用是行之有效的。
??? 墨粉和墨水都是上游耗材，很少有专利保护，国内很多墨粉厂都能生产。但是OEM厂商不高兴了，他要给你改成化学粉，提高门槛，把大多数兼容耗材厂家拒之门外。彩色墨粉用化学法有他的道理，但明明是普通黑色激光打印机，他也非用化学粉，不能不说是‘别有用心’。例如，不久前推出的HP系列多功能机P1005、P1006和P1505所用的鼓组件CB435A和CB436A就因装入化学粉而相应地缩小了废粉仓的容积，如果再生时换上普通的物理粉，虽然也能达到同样的打印效果，但因物理粉的转印率[约85%]比化学粉的转印率[约95%]低，废粉仓就会‘溢出’。于是有的兼容耗材厂就将鼓盒的废粉仓容积扩大，这样就能使用物理粉了。事实证明并不是OEM主机只能使用体积小得不能再小的CB435A和CB436A鼓组件，废粉仓必须‘瘦身’才能放进去，而是OEM厂家故意设计成小废粉仓，只能使用他们的化学粉。
??? 3.一个‘危险的信号’
??? 上个世纪七十年代，以日、美几家实力雄厚的Canon、Xerox、Minolta等主机厂，率先投入了大量资金和技术力量，研究开发化学聚合法墨粉。经过二十几年的磨砺，终于得到设备简单、技术先进、工艺成熟、成品性能优异的墨粉，其性价比与粉碎法墨粉相当的聚合法彩色墨粉。于是他们现在生产的彩色复印机、彩色激光打印机、彩色一体机几乎都采用化学聚合法墨粉。OEM主机厂又可以靠卖化学法彩色墨粉来继续赚钱了。
??? 其实，化学聚合法制粉的成本很低！这种技术他们都玩得滚瓜烂熟了，就因为你不会生产，他就卖高价。于是上个世纪九十年代后期各OEM主机厂先后改变了墨粉生产模式:将原先向外委托生产物理粉的方式改变为自己建厂生产化学粉；或将自己原有的物理粉生产厂关闭，重新建立化学粉生产厂。自建厂生产化学粉的主要目的是‘严格保密和控制技术’，垄断技术，垄断市场。现在的趋势表明‘各种化学法墨粉的微妙特征也可作为主机特征之一’。
??? 过去的主机特征主要由所用的感光鼓特征来决定的，感光鼓厂按主机厂提出的指标生产供货，但感光鼓厂不受主机厂控制。感光鼓厂的生产必须是专业化的、大批量的、兼容的、通用的，这样才能提高质量，降低成本。同样，过去主机厂也向墨粉厂提出订货指标，墨粉厂除了这种专门订货外，还生产各种兼容墨粉供市场需要。这样主机厂就不能对上游耗材[鼓、粉]进行垄断。
??? 现在当不同品牌、不同型号的彩色复印机、彩色激光打印机被严格区分开来，各种墨粉因故意设置的微小差异而不能互换时，OEM主机厂不但赚了机器的利润，还要‘通吃’耗材的利润。很难想象，当马路上各种品牌、各种型号的汽车都必须使用本厂专用的汽油时，世界将会变成什么样子！
四.彩色墨粉不一定非得化学法生产
??? 1.‘大智若愚，另有法宝’
??? 虽然现在Epson、Canon、Brother、Lexmark、Konica-Minolta、Xerox、RICOH等众多系列的彩色复印机、彩色激光打印机、彩色多功能机都开始采用化学法彩色墨粉，但目前市场上销售的彩色墨粉90%以上还是用物理法生产的。因为化学法彩色墨粉都被OEM主机厂商控制用来填充原装鼓粉盒出售，散装粉目前不可能有化学粉。但也有一些OEM主机厂他们是‘另类’。他们坚持使用物理法彩色墨粉，并以出众的品质傲视群芳。如Kyocera、OKI、Samsung。难道他们不知道化学法彩色墨粉好吗?难道他们自己不会做吗?不，他们另有法宝，起码目前不想在化学聚合法彩色墨粉上做文章。
??? 众所周知，Kyocera以超长寿命的无定形硅A-Si感光鼓在复印界独领风骚，其复印机采用鼓粉分离式的结构，双组份显影，大容量粉盒，在高速大印量复印设备中独树一帜。OKI更以LED曝光系统的页式彩色打印机而引领彩色打印机、数码复印机[注意，不是激光]的新潮流。随着LED发光阵列密度的不断提高，分辨率已经超过现有激光打印机的1200dpi。这样两家非等闲之辈的佼佼者，暂时还不需要靠化学聚合法彩色墨粉来提高自己主机的‘档次’。
??? 2.物理法制彩色墨粉的可行性
??? 粉碎法生产墨粉的设备是由医药、化工、冶金等历史悠久行业的设备演众所周知，粉碎法生产墨粉的设备是由医药、化工、冶金等历史悠久行业的设备演变、传承下来的，随着对墨粉要求的不断提高，设备日臻完善。德国的阿尔品，日本的细川都有成套设备，其中的搅拌机、混炼机、粉碎、分级机国内也有生产，上海化工三厂、沈阳航空的价格只有进口价格的三分之一。为了提高彩色墨粉质量，用往复螺杆、行星螺杆代替现在的双辊同向螺杆混炼设备可以大大提高原料的混合均匀度；用混炼后的快速冷却装置可以有效地减少墨粉中的固体硅油和石蜡析出；用先进的流化床粉碎设备，或大流场、加重分级轮式分级机，大大缩小了粉体的粉碎粒径[可到6~7微米]，缩小了分散度，提高了收得率；
??? 过去用多次反复分级来获取微小均匀粉体的办法使制造成本提高。现在采用两级或多级分级设备同时去除粗粒子群和微粒子群，降低了成本；用喷雾干燥器对墨粉吹热风使楞角熔融，或在气流中反复碰撞磨去棱角，使墨粉球形化的各种设备市场上已有出售；
??? 用电场分级机分出反极性、电中性和弱电性的墨粉，提高墨粉带电均匀性；经过这一系列设备和工艺的改进，物理法彩色墨粉几乎接近化学法彩色墨粉了。
??? 3.物理法制彩色墨粉的经济性
??? 机械粉碎法制粉设备和工艺都很成熟，当年建成即可试生产，第二年批量生产。年产1000吨的彩色墨粉厂，投资超不过3000万元。而化学聚合法设备则没有定型，各有各的一套，例如Xerox、HP、Konica-Minolta采用乳液聚合法，Canon、RICOH采用悬浮聚合法，即使同是一种方法，不同企业技术路线也不同。甚至同一企业同一技术路线，对特定型号的打印机、复印机也必须使用特定配方的墨粉。因此，不同公司的墨粉在不同公司的机器上基本不兼容。在这种情况下买设备是不带工艺和配方的，顶多卖你个小试数据。兴建一个年产2400吨的化学聚合法墨粉厂约需要$6.3亿元，两年建成。如果以前有中试的基础，试生产可能快点。但所选用的每一种原料、助剂、溶液的搭配，反应温度、速度的选取，都要经过实验。由管道、罐体、阀门、搅拌器、压缩泵、干燥箱组成的‘硬件’很简单时，控制它们的‘软件’就不简单，没有能掌握这技术的人，光有雄厚的资金也不行。
??? 物理法彩色墨粉每吨不超过RMB20万元，化学法则要到50万元以上。目前，国内化学聚合法制彩色墨粉有两家:宁波佛来斯通新材料有限公司2007年试投产，产能400吨。无锡美灵数码科技有限公司2010年投产，产能100吨。机械粉碎法制彩色墨粉也有两家:广州科密化学有限公司和无锡佳腾磁性粉有限公司，产量不详。据悉，武汉宝特龙信息材料有限公司正准备从日本引进产能千吨级的机械粉碎法彩色墨粉生产线。估计在今后两三年内我国中低档彩色墨粉基本能够自给。
??? 4.化学聚合法彩色墨粉的‘必要性’人类肉眼能观察到物体的分辨率，黑色是600dpi，彩色仅300dpi，都比目前激光打印机、数码复印机的所能达到的1200dpi低很多。作为办公用的硬拷贝，没有必要象印刷用的母版、照片用的底版那样高的精度和分辨率。制作大街上的广告顶多用300dpi喷绘机就足够了，盲目去追求小照片那样的效果是没有意义的，只会误入歧途。因为，银盐摄影的分辨率是分子精度，用来制版，工人需用显微放大镜来检查。现在的数码相机可达1000万象素，分辨率约3000dpi，用来照相，应付肉眼足够了。这时必须用彩色喷墨打印机来出照片，用彩色激光打印机不行，你不要责怪粉碎法墨粉不行，机器本身就只有这个分辨率。猫逮老鼠，狗看门，各干一行。将来有一天可能设计出那样高分辨率的激光打印机，高分辨率的墨粉肯定就有了，或许根本不用这种形式的墨粉了。
??? 如果说粉碎法墨粉由于成分不同、形状不同、粒径不同、表面电量分布不同，在显影过程中的静电力和电动力只是宏观统计数据，其中必然有一部分先天不足的墨粉没能有效地参加工作，最终被清扫出局。那么聚合法墨粉则由于圆球形状、粒径相同、成分基本相同、表面电量分布相同，每一个墨粉都能投入到复印中去，几乎没有废粉。这时微观统计数据和宏观统计数据基本相符。这就是物理法和化学法的区别。
??? 自然界中‘纯净’是相对的，不纯净则是绝对的。根据不同的用途使用不同的东西，才能物有所值，物尽其用。如果你把‘试剂用’酒精用在工业上，岂不大材小用了?对于某种办公用品，不厌其烦地、不计成本地去追求那种‘完美’，达到那种‘境界’，是否值得?是否有意义?对于广大的普及型用户和商业生产型用户，

??? 稳定的质量、低廉的成本才是最重要的。这就是这篇文章的初衷，化学聚合法彩色墨粉要上，机械粉碎法彩色墨粉也不能丢。从量变到质变，说不定有一天由于工艺和材料的改变，人们会创造出一种全新的既好又便宜的彩色墨粉来。