[00065699]聚合法生产复印机、激光打印机用彩色系列墨粉

聚合法生产复印机、激光打印机用彩色系列墨粉

技术简介：

本项目已被国家科技风险开发事业中心纳入扶持项目之－。
本专利用聚合法生产磁性墨粉（黑色、彩色和矩磁），产量1000kg/h，为国际领先水平的60倍，设备投资为同行的10%～50%，能耗≤0.065KWh/kg产品，为国际领先水平的0.01～0.015，剩粉率<2%，转印率99%均优于国际领先水平，洗涤用水4m3/T 产品，（循环使用6次，实际用洗涤水为产品重量的0.66倍），聚合时间加快到1h，定影温度由传统的96～98℃降为70～72℃，可提高印刷速度、节能，并降低对感光鼓质量的要求。
通过本技术的实践证明，国内外业内人士公认的聚合法投资大、能耗高、洗涤废水多、不能生产粒径≤3μm的磁性墨粉的观点已成历史。已小试的Living Polymerization墨粉（环保墨粉）可吸收空气中有害的烯类、醛类、酮类和环状分子类（单体），用以聚合成无害的自身定影层之一部分，从而消除对环境的污染；聚合时间仅<10分钟，且不用预热。
矩磁墨粉及其印刷品可兼作电子记录材料，两者均可填补国际市场空白。彩色墨粉在深色磁性材料外先包不透明层再包彩色定影层，将传统双组份变为单组份，使用方便且不用载体，从而消除了载体对环境的污染。
本专利技术是利用气相法纳米材料生产和纳米材料表面修饰技术相结合的原理，通过采用低温气相法纳米材料连续生产工艺和纳米材料高效收集方法，进行生产磁性墨粉，与生产纳米Fe和磁流体的原理和方法相同。而用于墨粉重要原料生产的低温气相法纳米材料连续生产工艺和纳米材料高效收集方法则是本项目的两项重大专利技术。 本专利技术与国际领先水平技术生产纳米材料，具有产量高、粒径小、节能和投资少等优点。

技术的应用领域前景分析：

墨粉是全世界最先进的耗材，也是世界公认的高科技产品。其加工与制造涉及超细加工、化工、纳米复合材料等学科的内容。随着办公自动化、信息化的发展，复印机和激光打印机使用者越来越多，对于墨粉的需求越来越大。据调查，国内对黑墨粉的需求量正以每年20%的速度增长，2010年需求量将达到2万吨；对彩色墨粉的需求量也在逐年增长，2010国内需求量将达到3000吨，全球需求量则超过5万吨，
目前国内有黑色墨粉生产企业70余家，但由于技术落后，产量低，仍不能满足国内市场的需要，大部分仍需依靠进口；生产彩色墨粉，特别是聚合彩色墨粉，投资大，技术要求高，因此彩色墨粉的生产仍被少数国际大公司所垄断。造成墨粉的价格居高不下。市售墨粉中，黑色聚合墨粉价320~700元/kg，彩色聚合墨粉价1200~1500元/kg，彩色墨粉更只有极少用户使用。而价廉墨粉约1/3因无软磁性，不能被磁辊吸上，成为剩粉而造成浪费和污染。
随着用户对影印的品质的要求日益提高，从而对墨粉的性能要求也越来越高。尤其是彩色墨粉成为当前的一种趋势，也是未来耗材的主流，存在巨大的市场发展潜力。
本专利以超前的纳米材料生产技术为基础，解决了当前墨粉生产一系列技术难题，生产出质优价廉的产品。
1、质量优：对于同为黑色墨粉，本产品剩粉率低，定影温度低、粒径小、用量省，印出的文字或图清晰度高，特别适合微缩资料的印刷。剩粉率比同类产品低13％,标准版耗粉量省一半，即每kg本产品相当同类产品2.66kg。
2、技术高：低温气相法纳米材料连续生产工艺的实践和包覆纳米层技术，产量高、质量好、节能，使气化温度降低2620℃；包有机物时，利用磁流体技术，使微粒不团聚，使产品粒径小、剩粉率低。彩色墨粉用不透明层先包在深色磁性材料外，再包定影层，使之不影响色彩鲜艳度，变双组份为单组份，用户使用方便，可不用刮板而延长光导鼓使用寿命。可使复印机、激光打印机构造更简单。
3、成本低：当粒径大于单畴（7~10nm左右，视品种而定）的条件下，墨粉产量与磁性材料粒径的三次方成反比。所以,墨粉中最贵的纳米Fe304用量可省近三分之一、从而大大地降低成本。同行直接购Fe304和PSt,本技术购羰基铁生产Fe304购St合成PSt,,原料节约9.8元/kg,节能4.5元/kg,（未算废气发电部分）,因产量高,第一线工人工资省3.31元/kg,合计成本比同行低17.61元/kg.占总成本的56.19％.
4、环保：可吸附所在环境中的烯类、醛类、环状分子类、酮类等有害单体，合成为无毒的墨粉定影成分之一部分，从而消除环境污染，而且不用预热，聚合时间由传统的10小时加快到仅≤10分钟。
5、双色和荧光墨粉、矩磁墨粉、环保墨粉均可填补国际市场空白。矩磁墨粉可兼作磁性记录材料，用它印刷的文字、图形，可储存电磁信息，其量比可见信息多，具有保密、防伪、电子储存元件三重功能。
6、为实现上述技术必用的活性聚合引发剂原料，目前国内外市场均无现货，本项目技术能自行生产。
7、本技术产品多项技术指标远优于现行标准，可申报并制定为新的行业标准，以标准战胜同行。

经济收益分析：

通过对项目投资、收益、成本分析，该项目投资利润率达6732.05%，投资回收期0.05年（以建设期为1年计，实际建设期为4个月），投资首年内部收益率2009%，年均盈亏平衡综合销售率2.41%，即保本销售额为总销售额的2.41%，即可达到盈亏平衡。这些财务数据说明了该项目有极强的赢利能力和抗风险能力。

厂房条件建议：

CO、H 2、Fe(CO) 5均易燃、易爆，但反应前后的mol比为（22.5+12+3.5）：（15+4+5），即反应后的体积仅为反应前的0.6315，故爆炸的威力不大，为安全计，厂房应建在上无高压输电线、下无输气管处，因Fe（CO）5和CO无色、无味有毒，因此应装可燃气体检测报警器，并使多个传感器与主机以“或门”相连，同时在其中加入无益无害的香料以示警，厂房四周距居民应≥30m。
装机容量：除矩磁墨粉装机容量169.05kw外，其他墨粉装机容量164.05kw，实耗电（各种墨粉相同）61.457kw。利用副产废气和厌氧发酵产气可发电430.9kwh，平均能耗为0.0615kw/kg产品。对外供电369.4 kw h/d。每条生产线用水48t/d。因循环使用，实耗水20m3/d。

备注：

环境保护

1、本工艺（聚合法生产复印机、激光打印机用彩色系列墨粉）无固体废物---废渣排放。
2、无废气，也不污染空气：虽然本项目部份原料、副产品有毒，但有毒原料在负压下反应、流动，既不会泄漏，即使泄漏，只可能空气漏进去，在负压下，绝不可能漏出来。何况还用了毒气监测报警器、可燃气体报警器，在这些物料中又加了无益无害又有愉快香味的乙酸异戊酯以示警，有了这三重保护，绝不会有大气污染。合符《大气环境质量标准GB3095-82》。
3、 无噪声：本项目运行中严禁敲击，所有电器均用全密封防爆型，用双稳态触发器、手摸开关、可控硅取代开或关时有响声的交流接触器，电机用全密封防爆型的，它比同功率的普通B型电机声音小，最大噪声源于全密封电机为17KW电机，虽然分离机转速高会发出频率高而音量低的声音，众所周知：声音的频率越高，传播中衰减越大，何况还有隔音装置，因此，除主事故报警外，噪声总量＜80dB，合符《工业企业噪声卫生标准（试行）（79）卫工字1261号，劳总护字第51号》标准之规定。
综上所述本项目以纳米科技等全新的理论为指导，全面采用非常规化工企业所用的设备、仪器仪表，工艺先进，方可在排水、排气、噪声筹方面完全达到《工业三废排放标准（GBJ4-73）》。
4、污水处理：本项目污水排放量为产品的4倍，经六次循环使用，实际污水排放量仅为产品重量的66.6％，
本项目废水的杂质成份为OP型乳化剂、明胶、聚乙烯醇，不含硫负离子或硫酸根、重金属离子和有毒物质，BOD：COD＞0.2，PH＝7~7.3，所以适合用生物发酵法治理污染。
本项目采用了立式厌氧发酵技术，立式厌氧发酵的有效高度可达6~7m，无异味，容积负荷为18~22kgCOD/m3.d。每kgCOD还可产纯甲烷0.35m3。
本项目每次的洗涤废水均先用于聚合釜换热冷却，出水温度为50~55℃，再到发酵池。因此极易将水温调（降）到33±1℃，且设计时留有30％的余量，按过去的实践，出水COD≤100mg/L，即低于GB8978-88中新建化工企业排放标准中的200mgCOD/L标准。

风险分析

1、就目前看，本项目技术的生产优势：单位能耗低、产量高、成本低，因此有降价的空间和竞争力。
2、产品优势：降低定影温度为业内人士梦寐以求但不可及的事，本项目技术能将定影温度降低26±1℃，不但可提高印刷速度，而且对感光鼓的暗衰减值要求大为降低，也是生产复印机激光打印机的企业最欢迎的好事，此外产品粒径小、用量省（每kg墨粉相当于2.66kg进口墨粉使用）、印刷图象更清晰、剩粉率低、转印率高。
3、品种优势：目前市场上所有墨粉均能通过本项目技术进行生产，而且矩磁墨粉、环保墨粉、单组份彩色墨粉可填补国内外市场空白。
3.1、本项目的第一步是生产系列纳米磁性材，在只改变设定而不增加设备的前提下，生产系列纳米磁性材料，除作墨粉外还有以下用途：
3.1.1、作磁流体 与当前市场磁流体相比有以下几个优点。
指 标 最高使用温度 最低使用温度 极性磁流体在大气中
当前市场磁流体 150℃ -20℃ 必然会因水蒸发而失效
本项目产磁流体 480℃ -115℃ 绝不会蒸发变干
3.1.2、作记录材料
电子信息记录现逐渐被数字式取代，因它的抗干扰力特强，所记录的信息不易丢失，这一切的出现都是以矩磁材料为基础而产生，因矩磁纳米材料在技术上难度很大，故现用的矩磁材料都不是纳米级的，而本专利技术只需在现有设备基础来加装三个设备即可生产纳米矩磁材料。用纳米矩磁材料作的磁性墨水、磁性油墨用法与常规产品一样，用它写或印的文件有保密防伪功能，用于磁卡、票据、发票、证件等，可防伪造，假冒。
3.1.3、多层巨磁阻材料：用作自旋阀、磁头；
3.1.4、空心纳米材料：用作电流变体。
3.1.5、可开发如内存条、U盘等高附加值的产品。
4 、本专利掌握有多个关键性技术：
4.1、能自行生产粒径小，产量高的墨粉主成分纳米Fe3O4；
4.2、采用与大多同行不同的乳液聚合法为小粒径的唯一解决方案；
4.3、能自己合成所使用的引发剂，应用它能生产一些同行不能生产的新品种，如矩磁墨粉、活性环保墨粉。
5、本专利技术开发力特强，有发明专利22项，近期专利均属前沿技术领域（国家专利网上可查）。

结 论

本发明专利（聚合法生产复印机、激光打印机用彩色系列墨粉）是以纳米科技为基础的前沿技术，用该技术生产的墨粉在粒径、剩粉率、耗粉量、定影温度等质量方面远优于国际领先水平；产量、能耗、设备投资、合成时间等生产工艺方面，也远远超过国际领先水平；可用聚合法生产矩磁墨粉、环保墨粉、双色和荧光墨粉，填补了国内外空白。生产和使用中节约能源，具有环保功能，符合时代发展的要求。
综上所述：本项目技术绝对是当前国际领先水平之技术，既具有显著的经济效益，又具有巨大的社会效益，符合节能、环保的时代需要，是不可多得的优秀项目。由于该项目技术属世界首创、技术含量高，有发明专利的保护；为保证优异特性的三类原料，均无商品可购，全自产，二十年内不会出现同业竞争，因此具有广阔的市场发展前景。