Multisizer 3庫爾特計數(shù)儀在墨粉檢測過程中重復(fù)性的試驗

畢明珠 蔣立琴 李培芬

（廣東省珠海市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所 珠海 519000）

Multisizer 3庫爾特計數(shù)儀在墨粉檢測過程中重復(fù)性的試驗

畢明珠 蔣立琴 李培芬

（廣東省珠海市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所 珠海 519000）

本文簡單綜述了粒度、粒度分布的定義以及粒度測試的基本方法，介紹了靜電顯影用墨粉中粒度測試方法，重點介紹了庫爾特計數(shù)儀在墨粉檢測中重復(fù)性問題，對選夠墨粉粒度測試儀器具有一定的指導(dǎo)意義。

墨粉 粒徑分析 重復(fù)性

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的固體原料和制品，很多都是以粉體的形態(tài)存在的，粒度分布對這些產(chǎn)品的質(zhì)量和性能起著重要的作用。粒度分布的測量在實際應(yīng)用中非常重要，例如催化劑的粒度對催化效果有著重要影響；水泥的粒度影響凝結(jié)時間及最終的強度；各種礦物填料的粒度影響制品的質(zhì)量與性能；涂料的粒度影響涂飾效果和表面光澤；藥物的粒度影響口感、吸收率和療效等等。因此在粉體加工與應(yīng)用的領(lǐng)域中，有效控制與測量粉體的粒度分布，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源消耗，控制環(huán)境污染，保護(hù)人類的健康具有重要意義。

一、幾個基本概念

1、定義

粒度：顆粒的大小稱為顆粒的粒度。

粒度分布：用一定方法反映出一系列不同粒徑顆粒分別占粉體總

量的百分比叫做粒度分布。

粒度中徑（D50）：指累計分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時所對應(yīng)的粒徑值。它是反映粉體粒度特性的一個重要指標(biāo)之一。

2、粒度分布的表示方法：

（1）表格法：用列表的方式給出某些粒徑所對應(yīng)的百分比的表示方法。通常有區(qū)間分布和累計分布。

（2）圖形法：用直方圖和曲線等圖形方式表示粒度分布的方法。

（3）函數(shù)法：用函數(shù)表示粒度分布的方法。常見有R-R分布，正態(tài)分布等。

3、幾種常用的粒度分布測試方法：篩分法、顯微鏡法、沉降法、庫爾特法、激光法、電鏡法、超聲波法、透氣法等

各種常用粒度測試方法比較見表1。

表1 各種常用粒度測試方法比較

靜電成像用墨粉的按生產(chǎn)工藝大致可以分為：溶劑法（濕法）、熔融粉碎法（干法）、聚合法、復(fù)合法等。目前廣泛采用的是熔融法，是當(dāng)前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的傳統(tǒng)方法，是我國工業(yè)化生產(chǎn)墨粉的主要方法。該方法的工藝成熟，操作參數(shù)相對穩(wěn)定，即將已合成好的樹脂與顏料及電荷調(diào)節(jié)劑等添加劑混合均勻后高溫混融，然后擠出、冷卻、破碎、超細(xì)粉碎、分級，最后再加入一些能改變其流動性的外部添加劑研磨而得到制成品。該制備方法所得產(chǎn)品的粒徑較大，粒徑分布較寬、粒子的形狀極不規(guī)則、各組分的分布不均勻等，這些都將影響墨粉的打印效果。只有通過粒度分布測試才能得到的粉碎后墨粉顆粒大小及分布情況。粒徑太小的色調(diào)劑帶電量高，吸附在載體上的力偏大，基本不參與顯影，而粒徑偏大的色調(diào)劑又會產(chǎn)生圖像缺陷，如全黑圖像中出現(xiàn)較明顯的白點。只有將偏大、偏小的粒子都應(yīng)控制在合適的范圍內(nèi)，才能得到理想的圖像效果。

二、國內(nèi)、外關(guān)于粒徑測試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

1、美國材料實驗協(xié)會（ASTM）核準(zhǔn)的采用庫爾特原理的測試方法

⑴測試方法F751-83（1997）；測量具有寬廣粒度范圍干燥調(diào)色劑（色粉、墨粉）的標(biāo)準(zhǔn)方法Test Method F751-83（1997）Standard Test Me thod for Measuring Particle Size of Wide-Size Range DryToners

⑵測試方法F577-83（1997）；干燥調(diào)色劑（色粉、墨粉）粒度測量的標(biāo)準(zhǔn)方法Test Method F577-83（1997）Standard Test Method for Particle Size Measurement ofDryToners

⑶測試方法C690-86（1997）：應(yīng)用電感應(yīng)區(qū)技術(shù)對氧化鋁或石英的粒度分布測定的標(biāo)準(zhǔn)方法 Test Method C690-86（1997）Standard Test Method for Particle Size Distribution of Alumina or QuartzbyElectric SensingZone Technique

⑷測試方法E1772-95；應(yīng)用電感應(yīng)區(qū)技術(shù)對層析介質(zhì)的粒度分布測定的標(biāo)準(zhǔn)方法 Test Method E1772-95 Standard Test Method for Particle Size Distribution of Chromatography Media by Electric SensingZone Technique

⑸測試方法D4438-85（1997）：應(yīng)用電感應(yīng)計數(shù)法對催化媒的粒度分布測定的標(biāo)準(zhǔn)方法Test Method D4438-85（1997）Standard Test Method for Particle Size Distribution of Catalytic Material byElectronic Counting

⑹D3451-92：測量多聚化粉末與粉末狀涂料的粒度分布的標(biāo)準(zhǔn)方法 Practice D3451-92 Standard Practices for Testing Polymeric Powders and Powder Coatings

⑺測試方法F660-83（1993）：對比可選擇的兩類別粒度計數(shù)器優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)方法Practice F660-83（1993）Standard Practice for ComparingParticle Size in the Use ofAlternative Types ofParticle Counters

⑻測試方法F662-86（1992）e1：應(yīng)用電阻法顆粒計數(shù)器對過濾器濾過后樣品的計數(shù)與粒徑測量的標(biāo)準(zhǔn)方法Test Method F662-86（1992）e1 Standard Test Method for Measurement of Particle Count and Size Distribution in Batch Samples for Filter Evaluation Usingan Electrical Resistance Particle Counter

⑼測試規(guī)范C757-90（1996）：核原料級燒結(jié)氧化钚粉末測定 的 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 范 Specification C757-90 （1996） Standard Specification forNuclear-Grade Plutonium Dioxide Powder，Sinterable

（10）JB/T8262.4-1999靜電復(fù)印干式色調(diào)劑粒度分布試驗方法Testmethod forparticlesizedistribution ofelectrostaticdrytoner

其中：F751-83（1997）；測量具有寬廣粒度范圍干燥調(diào)色劑（色粉、墨粉）的標(biāo)準(zhǔn)方法和577-83（1997）；干燥調(diào)色劑（色粉、墨粉）粒度測量的標(biāo)準(zhǔn)方法依以及JB/T8262.4-1999靜電復(fù)印干式色調(diào)劑粒度分布試驗方法明確規(guī)定靜電顯影墨粉粒度分布測試的方法采用庫爾特電阻法對墨粉進(jìn)行分析測量，在這里主要是從中徑、粒度體積分布和個數(shù)分布進(jìn)行分析。

其原理是將試樣均勻分散在電導(dǎo)液中，借助真空作用，使其通過微孔管管壁上特有的一個微孔。在微孔管內(nèi)外的電導(dǎo)液中浸放一對電極，接通電路，使微孔周圍形成一個電感應(yīng)區(qū)域。當(dāng)每個粒子通過微孔時，電路便產(chǎn)生與之相應(yīng)的電脈沖信號。該信號的大小取決于通過粒子體積的大小，而與其它因素?zé)o關(guān)。將不規(guī)則形狀的試樣粒子理想化為相同體積的球狀粒子，由此近似地計算出試樣粒子的粒徑。對通過微孔的試樣粒子逐個計數(shù)，同時根據(jù)體積信號的大小，區(qū)分出試樣粒子在各級中的分布，顯示和計算出試樣的個數(shù)、個數(shù)粒度分布、體積粒度分布及其他參數(shù)。

Multisizer 3庫爾特計數(shù)儀是檢測懸液中顆粒的數(shù)量及大小的有效工具，測量范圍大、分辨率和準(zhǔn)確率高，軟件功能強大，已在化工、冶金、環(huán)保、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)的微細(xì)顆粒檢測以及血細(xì)胞分析計數(shù)、注射液等藥品的質(zhì)量檢驗等方面得到應(yīng)用。

三、重復(fù)性測試

鑒于墨粉的粒度分布對以靜電方式成像的復(fù)印機、打印機的圖像質(zhì)量有著重要的影響，，下面將以庫爾特原理測試粒度分布的Multisizer 3在墨粉檢測中的重復(fù)性測試做一介紹：

1、樣品分散時間對測量結(jié)果的影響

利用Multisizer 3庫爾特計數(shù)儀進(jìn)行粒度測試的過程中，重要一環(huán)是如何防止有機顆粒因為表面能而產(chǎn)生的團(tuán)聚。對于墨粉顆粒來講，除此之外還有磁性而引起的團(tuán)聚。樣品分散的充分與否直接影響到檢測結(jié)果，由于樣品的種類、粒度以及其它特性的差異，不同種類、不同粒度顆粒的表面能、靜電、粘結(jié)等特性都不同，所以要使樣品得到充分分散，不同種類的樣品以及同一種類不同粒度的樣品，超聲波分散時間也往往不同。在測試過程中，為了減少這類團(tuán)聚，在這里我們需要添加分散劑（六偏磷酸鈉）滴入墨粉懸濁液中，再經(jīng)超聲波分散器分散，通過兩種方法進(jìn)行了對比：

(1)樣品每經(jīng)過30s分散后測試其D50、體積分布和個數(shù)分布，測試結(jié)果見表2。

（2）樣品直接分散180s后測試其D50、體積分布和個數(shù)分布，測試結(jié)果見表3。

通過對比可以看到：按照Multisizer 3配備的（六偏磷酸鈉）分散劑可以將靜電顯影墨粉充分分散，測量結(jié)果重復(fù)性較好，能夠滿足檢驗標(biāo)準(zhǔn)的要求，通常我們將樣品的分散時間選擇為60s。

2、樣品重復(fù)性測試

表2 樣品重復(fù)分散30s后測試

重復(fù)性是指同一個樣品多次測量結(jié)果之間的偏差。重復(fù)性指標(biāo)是衡量一個粒度測試儀器和方法好壞的最重要的指標(biāo)。影響粒度測試重復(fù)性有儀器和方法本身的因素；樣品制備方面的因素；環(huán)境與操作方面的因素等。粒度測試應(yīng)具有良好的重復(fù)性是對儀器和操作人員的基本要求。我們將分散后的樣品重復(fù)多次測量，觀察其測試結(jié)果的變化情況（見表4），發(fā)現(xiàn)在分析的1000ml溶液中，隨著測量重復(fù)次數(shù)的增加，分析粒子總數(shù)減少，濃度降低外，D50、粒度體積分布和個數(shù)分布都沒有變化，這樣也從另外一個層面反映Multisizer 3測量的準(zhǔn)確性。

重復(fù)測量后的平均值與我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)值及測量誤差對比結(jié)果見表5。

表3 樣品分散180s后測試

四、結(jié)束語

重復(fù)性指標(biāo)是衡量一個粒度測試儀器和方法好壞的最重要的指標(biāo)。影響粒度測試重復(fù)性有儀器和方法本身的因素，樣品制備方面的因素，環(huán)境與操作方面的因素等。

粒度測試應(yīng)具有良好的重復(fù)性是對儀器和操作人員的基本要求；

貝克曼庫爾特公司提供的六偏磷酸鈉分散劑能夠?qū)㈧o電顯影墨粉充分分散；

Multisizer 3應(yīng)用于墨粉粒度分布測試具有良好的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)對測試精度的要求。

畢明珠，女，高級工程師?，F(xiàn)工作于廣東省珠海市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所（國家印刷及辦公自動化消耗材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心）。從事辦公設(shè)備及耗材檢測20多年，主持或參與多項國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作。

表4 重復(fù)性測量

表5 重復(fù)性測試結(jié)果

蔣立琴，女，1979年7月出生，畢業(yè)于浙江大學(xué)，現(xiàn)任職于廣東省珠海市質(zhì)量技量監(jiān)督檢測所（國家印刷及辦公自動化消耗材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心），質(zhì)量技術(shù)部主任/工程師，從事打印耗材方面的研究已工作兩年，申請國家、廣東省科研項目多項并獲批準(zhǔn)立項。

李培芬,助理工程師,任職于廣東省珠海市質(zhì)量技量監(jiān)督檢測所（國家印刷及辦公自動化消耗材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心），主要從事輕工產(chǎn)品檢工作，主要開展了打印機耗材、紙箱、紙制品及包裝材料等項目。

Discussion on the Methods of Particle Size Measurement and Their Applications in Toner Test

Bi Mingzhu Jiang Liqin Li Peifen
（Quality Supervision and Inspection Office,Zhuhai,Guangdong Zhuhai 519000)

This paper reviews conception of the particle size，size distribution and particle size measurement the definition of the basic method，introduced in the particle size for the toner test methods used，focusing on the Coulter Counter in the toner detection of repetitive problems enough toner particle size of the selected test instruments has a certain significance.

Toner Particle size measurement Repeatability

TP306

B

100908-5530