Brevet FR2042509A1 — publié le 19710212

La présente invention concerne la production de particules enrobées, particulièrement, bien que non exclusivement, pour utilisation comme particules porteuses dans des révélateurs xérographiques à 2 constituants. 5 Plusieurs systèmes de développement d'images xérographiques sont connus. Un système jugé très satisfaisant est celui du développement en cascade. Dans le développement en cascade, un mélange de particules de marquage finement divisées dénommées particules de toner, et de particules porteuses plus importantes sont 10 répandues sur la surface d'un membre xérographique portant une i-mage électrostatique latente. Le rapport triboélectrique entre les particules de toner et les particules porteuses est tel que les particules de toner portent une charge électrostatique de signe opposé à celui de l'image électrostatique latente. Les forces d'at 15 traction entre l'image électrostatique latente et les particules de toner sont suffisantes pour vaincre les forces d'attraction entre les particules de toner et les particules porteuses. Ainsi, l'image électrostatique latente se transforme en une image visible composée de particules de toner. 20 II est possible de modifier les caractéristiques triboélec- triques des particules porteuses en appliquant une matière d'enrobage à la surface des particules. C'est alors l'enrobage des particules plutôt que les particules elles-mêmes, qui détermine leurs caractéristiques triboélectriques. Dans le passé, il a été 25 possible de réaliser l'application de tels enrobages aux particules porteuses en culbutant les particules avec le matériau d'enrobage ou avec une solution du matériau d'enrobage de laquelle le solvant s'évaporait. On a récemment pris en considération l'utilisation de ré-30 vélateurs xérographiques contenant les particules de taille beaucoup plus petite que celle jusqu'alors ordinaire. On a jugé que l'utilisation de révélateurs de ce genre peut être particulièrement avantageux dans des machines xérographiques automatiques à haute vitesse. Néanmoins, les tentatives d'application d'enrobage 35 à de telles petites particules, par exemple de l'ordre de 250 microns, par les techniques conventionnelles de culbute présentent l'inconvénient que les particules ont une tendance à s'agglomérer pendant l'opération de culbute ou renversement. Un objet de la présente invention, est de procurer une mé-40 thode de production de particules enrobées dans laquelle cet in- 70 16459 2 2042509 convénient est surmonté. La présente invention fournit un système de production de particules enrobées comprenant l'introduction d'une solution ou dispersion d'un matériau d'enrobage dans un liquide porteur à l'in-5 térieur d'un dépôt fluidifié de particules en maintenant le dépôt à une température suffisante pour évaporation du liquide porteur. La méthode de 1'invention ne se limite pas au traitement de quelque type particulier de particule ou à l'utilisation de quelque matériau de revêtement particulier. En général, l'un quel-10 conque des matériaux connu dans l'art de la xérographie pour être propre aux particules porteuses ou matériaux de revêtement peut être utilisé. Là où le matériau d'enrobage est soluble dans des solvants facilement disponibles, il est normalement préférable d'employer 15 une solution du matériau d'enrobage plutôt qu'une dispersion, mais si le matériau n'est pas suffisamment soluble dans des solvants ordinaires, alors on peut utiliser une dispersion du matériau dans un liquide approprié, pourvu qu'un quelconque agent de dispersion employé dans la formule de dispersion n'affecte pas dëfa-20 vorablement les caractéristiques triboélectriques du produit. La méthode de l'invention peut être réalisée à l'aide d'un appareillage tel celui commercialement disponible chez Vometec N.V. de Hollande. Un schéma partiellement en coupe, d'un tel appareil de mélange est illustré par le dessin annexé. 25 L'appareil Vometec de mélange comprend un récipient 1, ayant une partie cylindrique 2, au-dessus de laquelle une section de tronc cônique 3, est surmontée d'une chambre d'expansion 4. A proximité de la base de la.section cylindrique 2, se trouve une base cônique 5. Celle-ci est finement perforée de trous ayant un diamè-30 tre d'environ 1000 microns. De l'air, de basse pression passe à travers les perforations de la base 5, en provenance d'une chambre sousjacente 6, cet air étant introduit par une arrivée 7. Lorsque des particules solides sont présentes dans le récipient 1, elles sont maintenues en un dépôt fluidifié par l'air sous basse pres-35 sion. Au centre de la base 5, on trouve un bouchon cônique 8, se dressant vers le haut qui sert à bloquer une ouverture de décharge dans la base 5. Le récipient 1, peut être déchargé en soulevant le bouchon 8. 40 Le bouchon 8, repose sur un membre annulaire 9, qui con 70 16459 3 2042509 tient un anneau d'ajutages 10, vers lequel l'air à haute pression est amené de l'admission 11. A l'intérieur de chacun des ajutages 10, se trouve un tuyau d'approvisionnement 12, par lequel arrive un liquide d'enro-5 bage provenant des voies d'alimentation 13. Le liquide d'enrobage, constitué d'une solution ou dispersion d'un matériau d'enrobage dans un liquida porteur, et qui est amené par les voies 13, est pulvérisé et transporté dans le dépôt fluidifié de particules solides à enrober qui sont maintenues 10 à l'intérieur de la section cylindrique 2, du récipient 1. Dans la couche fluidifié, les particules solides sont entraînées par l'air à haute pression sortant des ajutages 10, et sont intensément mélangées au liquide d'enrobage sortant des canalisations, 12. La température du récipient 1, est maintenue par chauffage de 15 l'air à basse pression introduit dans l'arrivée 7, à une température suffisante pour que le liquide porteur dans le liquide d'enrobage amené à travers les tuyauteries 12, s'évapore. Le liquide porteur volatilisé est enlevé du récipient 1, au moyen de la chambre d'expansion 4. Tout matériau solide est éliminé des gaz de dë-20 gagement par les membres filtres 14. On notera que l'appareil mélangeur Vometec décrit, sur considération du dessin ci-annexë, utilise une combinaison des principes de "dépôts fluidifiés" et de "projection". Ce dernier principe fait utilisation d'un jet de gaz soufflé au plus bas point 25 à l'intérieur du récipient ayant une base cônique.Ceci pousse les • particules solides d'un dépôt fluidifié a monter au centre de ce dernier et à descendre autour des parois, agitant donc les particules à l'intérieur du dépôt. Une caractéristique de cet appareillage est qu'un nuage de goutellettes liquides se transforme en un 30 matériau sec fluidifié, dans une phase de dispersion, ceci résulte en une répartition homogène des gouttelettes liquides parmi les particules solides. En général, on peut utiliser tout système dans lequel les particules porteuses sont sous forme de dépôt fluidifié, c'est-à-dire dans lequel les particules porteuses sont sup-35 portées par un fluide, de façon qu'il existe un faible frottement mutuel entre les particules solides. A titre d'exemple, un appareillage du type illustré dans le dessin accompagnateur peut être employé pour la production de particules porteuses, pour utilisation en xérographie, comprenant 40 des particules de grenaille d'acier enrobées d'une résine synthë- BAD ORIGINAL 70 16459 4 2042509 0 5 0 5 0 5 tique organique. La résine se dépose d'une laque, dont la composition est donnée à partir des détails suivants de matériaux et procédures d'opération: -Poids de la charge de grenaille d'acier= -Température du dépôt fluidifié = -Poids spécifique de la grenaille = -Diamètre du dépôt = -Nombre d'ajustage = -Analyse dimensionnelle de la particule de grenaille 90 kg 40°C (environ) O 7.4gms/cm 40 cm 1 -Vitesse de l'air de basse pression -Vitesse de l'air de haute pression =-à travers un cri-bis de 600 microns 100% w/w; -à travers un crible de 500 microns 95-100% W/W. -à travers un crible de 355 microns 0-5% W/W. = 8700 litres/min. aux conditions normales de température et de pression (utilisation à 4Q°C, 13.5cm.hg.) = SSS litres/min. aux conditions normales de température et de pression (utilisation à 1.5 atmosphères) -Poids de laque Composition de la laque (% en poids) 0 = 3.6 kg - Noir actif=0.95 - Terpolymère de më-thyle méthacrylate styrène, vinyle, triethoxysilane= 9.55 - Toluène (solvant pour terpolymère) = 20.70. En opération, l'air de basse et haute pression est donné à 1/3 de vitesse normale d'écoulement, la grenaille d'acier est chargée dans la section cylindrique 2, et l'air de faible pression est augmenté à la vitesse normale avec ëchauffement. Lorsque la charge de grenaille d'acier est à la température désirée l'air de haute pression se trouve amené à la vitesse normale d'écoulé- 70 16459 5 2042509 ment et la laque est pompée à travers les gicleurs 13, à l'aide d'une pompe à jauge. La durée d'injection de la laque est de 20 minutes. L'air de haute pression n'est pas chauffé. La fluidifi-cation est poursuivie pendant environ 5 minutes, après que l'in-5 jection de la laque est achevée. La phase initiale d'approvisionnement d'air à 1/3 de vitesse normale est menée pour empêcher le blocage des trous dans la base cônique perforée 5, et de la bague d'ajutages 10. Dans la pratique, la vitesse d'injection de la laque n'a 10 pas été jugée un contrôle majeur de procédure variable, mais la dilution de laque est importante pour obtenir une uniformité d'enrobage entre les particules. La balance est établie entre la concentration de vapeur de solvant, la dilution de laque, et la vitesse d'injection de la laque. Un solvant hautement volatil, c'est-15 à-dire du toluène s'évaporerait trop rapidement, ainsi pour éviter la nécessité du refroidissement de l'air fluidifiant, un solvant moins volatil, le xylène, est utilisé avec chauffage modéré de l'air fluidifiant pour donner le contrôle de processus nécessaire." 20 L'utilisation de solvants inflammables implique que de jus tes précautions soient prises face aux risques de feu et d'explosion. Par conséquent, les diverses parties de l'équipement auxiliaire, tels que conduits, filtres, dispositifs de récupération de solvants, etc... sont efficacement éventés, selon une bonne pra-25 tique industrielle. Les précautions qui s'appliquent précisément au dispositif Vometec sont: a)l'Air, surplus de celui pour fluidification, contourne le dépôt et entre dans la chambre d'expansion, de façon à maintenir la concentration de solvant dans l'installation, en-dessous de la 30 limite inférieure d'explosion. b)S'arranger pour que la concentration de solvant dans le volume non dilué d'air au-dessus du dépôt représente une fraction certaine de la limite inférieure d'explosion. c)Assurer de bons raccordement électrique et mise à la ter- 35 re. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de 1'invention. 40 70 16459 6 2042509 REVENDICATIONS 1. Méthode de production de particules enrobées, caractérisée par le fait qu'elle comprend l'introduction d'une solution ou dispersion d'un matériau d'enrobage dans un liquide porteur, à l'in- 5 tërieur d'un dépôt fluidifié de particules, alors que maintenant ce dépôt à une température suffisante pour permettre 1'êvaporation du liquide porteur. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dépôt fluidifié est maintenu par de l'air à relativement 10 basse pression, et une partie centrale de ce dépôt fluidifié est soumis à des gicleurs d'air de relativement haute pression, pour causer une agitation des particules à l'intérieur du dépôt. 3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la solution ou dispersion est fournie par des ajutages à 15 l'intérieur desdits gicleurs d'air de relativement haute pression, en causant la pulvérisation. 4. Méthode selon les revendications 2 ou 3, caractérisée par le fait que le dépôt fluidifié est maintenu à la dite température suffisante pour êvaporation du liquide porteur, par échauffement 20 dudit air de relativement basse pression. 5. Méthode selon l'une quelconque des revendications de 2 à 4, caractérisée par le fait que pendant l'introduction des particules dans la chambre, dans laquelle le dépôt fluidifié doit être maintenu, lesdits airs de relativement basse et haute pressions 25 sont amenés à 1/3 de leur pression normale opérationnelle. 6. Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les particules sont de la grenaille d'acier. 7. Révélateur pour développement d'images xérographiques, ca-30 ractérisé par le fait qu'il comprend un mélange de particules de toner et des particules porteuses dans lequel les particules porteuses sont des particules produites par la méthode de l'une quelconque des revendications précédentes.