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1、10申请公布号CN104057732A43申请公布日20140924CN104057732A21申请号201410275378222申请日20140619B41J31/0020060171申请人陈海锋地址313000浙江省湖州市吴兴区龙泉街道学士路1号72发明人陈海锋潘国祥唐培松曹枫徐敏虹74专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人袁彩君54发明名称一种以碳纤维为基带无油墨的色带57摘要本发明涉及一种以碳纤维为基带无油墨的色带。该色带包括碳纤维作为经线和纬线构成的织物，该织物经分切得到基带，基带中的碳纤维经过化学改性，改性后的基带通过静电吸附上质量分数0055的碳粉，所述的。
2、碳纤维为聚丙烯腈系碳纤维。本发明彻底摆脱了普通色带使用工业有机纤维材料和油墨的限制，简化了生产工艺，其用后处理形式多样并且相对环保节能。51INTCL权利要求书1页说明书8页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图5页10申请公布号CN104057732ACN104057732A1/1页21一种以碳纤维为基带无油墨的色带，其特征在于包括碳纤维作为经线和纬线构成的织物，该织物经分切得到基带，基带中的碳纤维经过化学改性，改性后的基带通过静电吸附上质量分数0055的碳粉。2如权利要求1所述的一种以碳纤维为基带无油墨的色带，其特征在于所述的碳纤维为聚丙烯腈系。
3、碳纤维。3如权利要求1所述的一种以碳纤维为基带无油墨的色带，其特征在于所述的化学改性包括如下步骤（1）有机混酸/H2O2氧化，质量分数1070的磺酸和质量分数560的全卤代羧酸以114体积比混合，加入质量分数1050的H2O2，常温下将织物进入反应池浸泡2小时到44小时；（2）在牵引机作用下，使用自来水对上述织物进行清洗，PH值控制在68，烘干温度控制在6080。4如权利要求3所述的一种以碳纤维为基带无油墨的色带，其特征在于所述的磺酸为三氟甲磺酸、苯磺酸、氨基磺酸、甲基磺酸、十二烷基苯磺酸中的一种或者几种。5如权利要求3所述的一种以碳纤维为基带无油墨的色带，其特征在于所述的全卤代羧酸为三氯乙酸。
4、、三氟乙酸、全氟丁酸、全氟辛酸中的一种或者几种。6如权利要求1所述的一种以碳纤维为基带无油墨的色带，其特征在于所述的静电吸附包括如下步骤（1）化学改性后的基带通过一绝缘板，该绝缘板底部设置高压电源，电压控制在1KV10KV；（2）绝缘板上空安置精密振动筛，保证碳粉粒径控制在15UM以下，同时振动筛以50200KHZ振动撒下碳粉；（3）在筛子底部设置冷等离子发生器,采用冷等离放电对碳粉加工带上电荷；（4）在添加完碳粉后，在传输带上方设置了两部表面是绝缘层的压轴滚筒，通过电机进行旋。权利要求书CN104057732A1/8页3一种以碳纤维为基带无油墨的色带0001技术领域本发明涉及一种以碳纤维为基。
5、带无油墨的色带，更具体地说是涉及一种应用于点击式打印机的色带。0002背景技术色带是一种打印耗材。从最早的机械撞击式的英文打印机到现在的电脑点击式打印机，其工作原理就是利用点击式打印机机头内的点阵撞针或是英文打字机中的字母撞件，去撞击打印色带，在打印纸上产生打印效果。目前，全球95以上的色带、20的喷墨盒和11的激光鼓粉盒组件在中国制造。中国打印耗材制造业已成为全球的制造中心和加工基地，并成为全球打印耗材的销售中心和集散地，拥有上千家耗材厂商和珠三角、长三角、环渤海三大产业集群，完整拥有鼓粉盒、喷墨水卡盒及组件、光导鼓、墨粉、墨水及色带等六大产业。其中，色带生产厂商30多家，年生产能力达到近5。
6、0万吨，2013年中国生产了313亿套色达，产值近20亿元。0003随着计算机及相关数码设备的快速普及，外围打印设备及配套的耗材硒鼓，油墨和色带市场需求逐渐壮大。在当今多种打印机并存的情况下，虽然点击式（针式）打印机在功能上没有喷墨打印机、激光打印机那么强大，但其却拥有着喷墨打印机和激光打印机无法比拟的自身优势和特点，如其独有的多层复写打印、票据打印、存折打印、蜡纸打印等多种介质输出选项，当然该种打印方式使用成本最低。加上随着国内行业信息化的进一步深入以及部分工程项目的陆续启动，针式打印机仍然受到相关行业市场中用户的青睐，同时也符合银行、保险、邮政、电信、税务等相关行业的打印业务需要。随着技术。
7、的进步，点击式打印机的打印速度和打印力度技术等指标不停地被改写。点击式打印机这方面的提高对于随之配套的色带提出了挑战，此外点击式打印机中存在着许多专用打印机，如金融，通信，大型探矿等单位高速行式打印机，在打印速度，打印力度，打印机直径，出针距离等方面提出了更多的要求。0004目前打印用色带，一般都是未加工改造的经纬尼龙线，经整径、上浆、并轴和上轴纺织得到尼龙布，再通过脱浆，炼整、定型，采用切带机切割出色带胚，最后经滚筒挤压涂墨得到色带，涂墨过程中无法定量吸墨，导致涂墨量，均匀性和稳定性较差，影响使用性能，此外这类产品存在紧密度过高，丝质不蓬松，薄而紧实，造成吸油率一般，寿命普通。使用过的色带会。
8、出现打印针所打印的部位比较平滑，而边缘没有打印过的部位会出现一些波浪形的皱纹。这种现象一方面是由于长期击打造成的；另一方面就是由于高速打印时，色带基中间打印头打印的部位受热收缩产生的。当色带的平整度、光洁度、柔软度和强度不高时，这些皱纹会给色带的转动带来不良的影响。如果色带盒的铸塑质量不高或结构设计不理想，就会出现卡带的现象。一旦卡带，打印针就会不停地打印在色带的同一部位，将色带的带基击穿。这时如果卡带情况消失，色带继续转动就会刮断打印针。另一方面，如果色带长度不合理，也会出现同样的结果。当色带较长时，刚刚放入盒内的平滑色带会成规则排列，不会在带盒内相互挤压，带盒中好象还有一定的空间。但当打印。
9、一段时间，出现波浪形皱纹后，色带之间的间隙也就增大了。此时色带在带盒内所占的空间就会膨胀，产生相互挤压，造成说明书CN104057732A2/8页4色带出口部分压力太大，色带卡在出口处出不来，于是就产生了卡带。针对上述色带和色带盒这两大问题，国内外存在较多相关专利。0005针对色带质量问题，中国发明专利ZL2009101575452特高厚色带的生产方法及配套使用的切带机中通过分析影响色带使用寿命的因素，影响含墨量和收缩率的因素和安全生产问题消除静电等关键问题，提出了一套生产工艺。具体而言，在该专利中通过配套使用的机械和工艺来调控，如下几个关键问题冷却速率对收缩率的影响，轴向压力对收缩率的影响，。
10、高密度对使用寿命的影响，滚轴涂墨压力对吸墨量的影响和消除静电问题。它能生产出符合国标中特高厚规格的色带，适应专项高速扫印机的要求，同时在原材料成本增加30的同时，使用寿命提高了三倍，能适应高耐磨、高打字字符对色带带边封边强度的要求。增加了使用了循环水进行冷却，冷却辊表面温度基本保持一致，使得带基的带边冷却均匀，增强了带边强度和光滑度，使带基能适应高耐磨和高打印字符的需要。对于切带机的张力辊的张力装置，利用电路控制张力辊张力的大小，它能做到随着放卷半径的变小从而平滑渐变地调小张力；生产过程中，张力辊上张力根据实际生产需要电路自行调节，提高了产品质量。而日本企业富士高品印株式会社和株式会社北村制作。
11、所在中国发明专利CN001200275复层色带及其制造方法中，提出重叠以复丝作为经线和纬线的多张织物，然后按照色带的宽度熔断并接合重叠后的织物制成色带。前述织物中的至少一件通过热压使色带的厚度压缩，并且前述织物中的至少一件不进行热压或者以与前述通过热压被压缩的织物不同的程度进行压缩，一边对重叠的织物加压一边按照色带的宽度熔断、封接，在具有色带宽度的子带上涂布油墨，制成色带。0006而色带盒方面，兄弟工业株式会社申请的中国发明专利ZL031601391带有色带防松弛机构的色带盒，珠海天威飞马打印耗材有限公司申请的中国发明专利ZL2009102138585色带盒及其驱动机构和ZL201110003。
12、6885色带盒，日本冲信息株式会社申请的ZL2008100809684色带盒及打印装置和ZL2008100998243色带盒和使用该色带盒的装置，比利时迪默公司申请的ZL200580031453X色带盒锁定和弹出装置，日本阿尔卑斯电气株式会社申请的ZL2007101041969色带盒及打印机等多个发明，均从结构设计方面着手，从而达到有效提高色带的使用寿命的目的。0007但是上述解决方案，未能从根本上解决色带的环保问题。首先色带的基材一般是尼龙材料、改性后的尼龙材料或者聚酯材料的复合丝，它们共同的特点是机械强度大，软化点高，耐热，磨擦系数低，耐磨损，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，一旦未能回收，进入土壤。
13、和水中，无法短期内进行降解，极大危害自然环境；此废弃后的色带回收价值不大，如果回收，便需要进行洗涤去除油墨，而油墨本身的去除将会污染水源，导致新的污染；所以废弃色带一般直接焚烧或掩埋处理，由于其存在尼龙和油墨等有机挥发物质，不完全燃烧过程中会产生有毒有害气体。其次整个色带生产中最后一个环节是涂墨（吸墨），由于色带中存在着油墨，而无论是哪种油墨，水溶性也好，油溶性也罢，一般拥有一定的流动性和发挥性的液体油墨、染料和分散剂。这些物质将对环境和产业工人身体健康产生一定的危害，并且一旦上述液体油墨组合物进入土壤和水中，也会导致污染。基于上述的考虑，发达国家基本上已经将色带产业转移至其他发展中国家，尤其。
14、是中国。0008相关技术人员早已认识到了打印耗材的污染问题，其中对于色带油墨的污染问题，比如将液体油墨改用为固体油墨是一条极其有益的尝试。固体油墨技术在1986年便说明书CN104057732A3/8页5已由泰克公司TEKTRONIX开发成功，该公司于2000年被施乐公司XEROX收购。美国施乐公司在固体油墨相关的专利方面构筑了多重保护。在使用固体油墨的打印机及其配件方面，在中国的发明专利有用在固体油墨喷墨打印机中的熔化板和加墨机以及构造熔化板的方法（ZL200910160661X），在相变油印机中向熔墨器加载并馈送固体墨锭的系统ZL2008100819455,方便可靠的快速连接机构（ZL20。
15、05101338764），具有检定互锁装置的固体墨棒（ZL2009101721976），减少印刷头中泡沫的泡沫板（ZL2010101253019）和用于熔融固态油墨的阀系统和调节熔融油墨流动的方法（ZL2006100956862等；在固体油墨本身，已经申请了相关发明专利CN2009101790143用荧光纳米颗粒制造的荧光固体油墨，CN2012101802161含有半结晶低聚物树脂的固体油墨组合物，CN2010105780020包含用于增强性能的聚羟基链烷酸酯化合物的固体油墨，CN2012101276857相变油墨及其制备方法，CN2011100358094制备稳定的着色可固化固体油墨的方法，。
16、CN2011100226432一种浅青色固体油墨及其制备方法，CN2011100226108一种浅品红色固体油墨及其制备方法，CN2012101269143含结晶的酒石酸酯的固体油墨组合物，CN2011104251255含有酮蜡和支链酰胺的固体油墨，CN2012101265138含有晶体无定形混合物的固体油墨组合物，CN201210151623X牢固固化的固体油墨及其使用方法，CN201010610562X可固化固体油墨组合物和CN2011100352524可固化固体油墨组合物等。该公司已经在市场上推出了相关的打印机及配套使用的固体油墨。使用固体油墨基本固然解决了油墨的挥发性问题，但是目前使用。
17、固体油墨需要配套的打印机，其核心部件印刷滚筒和不锈钢打印头，不能适用于点击式打印机。并且上述如此多的专利，基本已经构成了专利墙，制造了知识产权核心壁垒，后来的相关企业和组织进入非常困难。0009而碳纤维拉伸强度高、耐腐蚀、耐高温、膨胀系数低、耐磨、隔热等优点，应用范围十分广泛。国产碳纤维的主要产品是碳纤维布，其相关工艺进行了一定的研究，如陕西的高性能碳纤维制造及应用国家地方联合工程研究中心，西安康本材料有限公司的杨建恒等人在总结刚性伸缩剑杆织布机织造生产实践的基础上，通过设计计算、工艺流程、织造工艺等方面的研究优化了生产；大连轻工业学院纺织工程系的季英超等人通过改造现有梭织机生产碳纤布所使用的。
18、工艺流程、设备改造、操作方法和工艺参数取得了良好效果。但是文献未见有以碳纤维为原料生产打印机色带的报道。同时碳纤维作为碳元素构成的化学体系，其表面能低呈现惰性大，缺乏活性官能团，影响其性能的发挥。因此研究者在碳纤维表面改性领域，做了很多工作。目前来看其改性的方法主要可分为两大类一类为氧化法处理法如气相氧化法、液相氧化法、气液双效氧化法、电化学氧化法等；第二类为非氧化法处理法如气相沉积法、偶联剂涂层法、聚合物涂层法、电聚合法、晶须生长法、催化法、等离子体法等。后者，尤其是液相氧化法，在当前的实际应用中存在设备结构复杂、生产成本高等问题，难以实现连续化、稳定化生产。前者相对工艺简单，成本可控，完全。
19、可以在现有工艺改进的基础实现产业化，同时研究文献非常多。0010如江苏大学李素敏等人一种碳纤维负载介孔二氧化钛的制备方法采用活化处理的碳纤维为负载体，其活化处理步骤以丙酮为溶剂对碳纤维进行除浆处理；将除浆后的碳纤维进行液相化学氧化处理；之后用去离子水洗至中性，干燥。无锡新三洲特钢有限公司林永峰提出了一种复合氧化处理提高碳纤维表面电镀铜结合力的方法，其氧化是采说明书CN104057732A4/8页6用6080的浓硝酸中浸泡12H。苏州国宇碳纤维科技有限公司吴国栋等人，在改性碳纤维增强环氧树脂基复合棒材提出了采用液相氧化处理法处理的碳纤维，将碳纤维浸渍在装有复配酸性溶液的浸渍槽中，4080的反应温。
20、度下，处理30120MIN后，80150烘干制成；其中的复配酸性溶液由以下重量百分比的组分组成1050的双氧水或无机酸、5070的无机酸盐和020的有机酸。常州大学王标兵等人申请了一种碳纳米管负载碳纤维的制备方法的专利，提到了碳纤维的氧化处理将丙醇室温浸泡24H的的碳纤维加入到浓硝酸中，其中碳纤维与到浓硝酸的质量与体积比为1101100比例，在70110油浴加热处理112H；反应结束后，静置至室温，过滤，用蒸馏水反复抽滤洗涤至中性，60100下真空烘箱中干燥26H，得到氧化处理碳纤维。江苏大学李素敏等人在专利一种提高聚丙烯腈基碳纤维比电容的活化方法中提出所述碳纤维布液相氧化的步骤为将除胶处理过。
21、的聚丙烯腈基碳纤维布用去离子水超声清洗30MIN，浸入HNO3溶液中，HNO3溶液的质量百分浓度为5070，碳纤维布与HNO3溶液质量比为130100，搅拌，加热，60120对碳纤维布处理15H；将氧化处理后的碳纤维布取出用去离子水洗至中性，放入鼓风干燥箱内80干燥12H。上海市环境科学研究院喻恺等人发表了活性炭纤维负载的基于NABIO3的复合氧化物及其制备方法和利用其降解有机染料废水的方法，活性碳纤维用质量分数为2030的氨水溶液清洗1525MIN后，再用质量分数为3050的硝酸清洗1525MIN，再用丙酮清洗10MIN，最后用去离子水洗23次，烘干待。中国科学院生态环境研究中心曲久辉等人申。
22、请了一种石墨烯石墨芯鞘结构纤维的制备方法，其中提到了将原料碳纤维置于强酸和强氧化剂的混合液中，在50100下搅拌024小时，用水稀释冷却到室温后，取出碳纤维，清洗至中性，室温下干燥。上述所述的强酸为浓硫酸、浓硝酸和高氯酸中的一种或几种；所述的强氧化剂为高锰酸钾、过硫酸钾、氯酸钠和重铬酸钾中的一种或几种。上述涉及的多篇发明专利中液相氧化其目的是进行化学改性复合或者嫁接其他活性基团，尚未涉及碳纤维上碳粉的有效脱离和对其强度的影响。并且其强酸和氧化剂均为无机物，容易在改性后的碳纤维表面出现无机盐类颗粒，影响碳纤维为基带无油墨的色带表面的光洁，甚至引起卡带等问题。0011本发明将碳纤维材料引入打印耗材。
23、领域，试图解决上述一些问题，同时拓展碳纤维材料的应用范围。0012发明内容针对点击式打印机配套的色带环保问题，本发明提出了一种以碳纤维为基带无油墨的色带，以碳纤维作为基材，彻底摆脱工业有机纤维材料的负面限制，其用后处理形式多样并且相对环保，同时以改性碳纤维和吸附碳粉为碳源作为“油墨”进行着色，不仅彻底摆脱油墨这个专利池束缚，而且将基带和油墨合彻底合二为一，简化了色带生产工艺程序上必备的涂墨（吸墨），有利于环保节能。上述基带和油墨合彻底合二为一，其矛盾之处在于基带本身要求的强度和油墨之间的带来的矛盾色带的长寿命依赖于基带本身的高温（100摄氏度左右，有时候甚至更高）下几十万次甚至更多的机打下而不。
24、变形，而打印所需要的碳粉来自于色带本身能够源源不断地提供，其自身必然在其强度上有所下降，其结构上遭到破坏。一旦解决好上述问题，平衡好两者之间的关系，不仅能够彻底提供一种以碳纤维为基带无油墨的色带，加上基带本身就是碳源，更意味着对资源的消耗将大大下降。0013本发明提供一种以碳纤维为基带无油墨的色带，包括碳纤维作为经线和纬线构成说明书CN104057732A5/8页7的织物，该织物经分切得到基带，基带中的碳纤维经过化学改性，改性后的基带通过静电吸附上质量分数0055的碳粉。0014上述的碳纤维来自市购，采购的品种有24K，48K和60K，采购的国外商家有日本东丽、美国卓尔泰克、德国西格里、日本三。
25、菱人造丝公和美国赫克塞尔，国内商家有吉林化纤集团等。作为优选，上述的碳纤属于聚丙烯腈（PAN）系碳纤维。0015作为改进，所述的化学改性包括如下步骤（1）有机混酸/H2O2氧化，质量分数1070的磺酸和质量分数560的全卤代羧酸以114体积比混合，加入质量分数1050的H2O2，常温下将织物进入反应池浸泡2小时到44小时；（2）在牵引机作用下，使用自来水对上述织物进行清洗，PH值控制在68，烘干温度控制在6080。0016作为改进，所述的磺酸为三氟甲磺酸、苯磺酸、氨基磺酸、甲基磺酸、十二烷基苯磺酸中的一种或者几种。0017作为改进，所述的全卤代羧酸为三氯乙酸、三氟乙酸、全氟丁酸、全氟辛酸中的一。
26、种或者几种。0018作为改进，所述的静电吸附包括如下步骤（1）化学改性后的基带通过一绝缘板，该绝缘板底部设置高压电源，电压控制在1KV10KV；（2）绝缘板上空安置精密振动筛，保证碳粉粒径控制在15UM以下，同时振动筛以50200KHZ振动撒下碳粉；（3）在筛子底部设置冷等离子发生器,采用冷等离放电对碳粉加工带上电荷；（4）在添加完碳粉后，在传输带上方设置了两部表面是绝缘层的压轴滚筒，通过电机进行旋转控制。0019作为改进，所述的碳粉为磁性碳粉，磁性碳粉中含有FE2O3或者FE3O4。0020本发明的增益效果如下1、本发明提出了一种以碳纤维为基带无油墨的色带，以碳纤维作为基材，彻底摆脱工业有机。
27、纤维材料的负面限制，其用后处理形式多样并且相对环保节能。00212、本发明以改性碳纤维和吸附碳粉为碳源作为“油墨”进行着色，彻底摆脱油墨的限制，节约了资源，减少了污染。00223、本发明将传统意义上的色带的两大组成基带和油墨，彻底合二为一，简化了色带生产工艺程序上必备的涂墨（吸墨），有利于环保节能。00234、本发明相对普通色带，本发明以碳纤维为基带无油墨的色带，添加了1的碳粉，使用寿命增加了10以上。00245、本发明以低密度色带的经纬密度达到了特高厚尼龙色带的打印效果及使用寿命。0025附图说明图1改性前后碳纤维色带的红外光谱。（曲线A为改性前的碳纤维；曲线B为改性后的碳纤维）图2改性时间。
28、对色带晶化程度的影响。（A为未改性碳纤维，B、C、D、E、F、G和H分别为改性反应时间为2、3、4、6、18、22和44小时）图3为各种碳纤维表面微观结构。（A为已经丙酮清洗去除表面保护层之后的原样电镜图片，B到F样品经过不同时间的化学改性的样品B为2H，C为3H，D为4H，E为22H，F为44H。）图4反应时间对低密度条件下碳纤维为基带无油墨的色带寿命影响。（A为添加的碳粉说明书CN104057732A6/8页8质量分数为1色带，B为没有添加碳粉的色带。测试中PRINTRONIXP7010西文行式打印机打印罗马字进行测试，PRINTRONIXP7003H高速行式打印机打印汉字进行测试。）图5。
29、碳粉质量分数对低密度条件下碳纤维为基带无油墨的色带寿命影响。（化学改性18小时，测试条件同图4）图6以碳纤维为基带无油墨的色带的静电吸附碳粉装置示意图。（1绝缘板，2高压电源，3等电势点位矩阵，4567精密振动筛，8冷等离子发生器，9气源接口，10高压电源接口，11振动弹簧，12传输带，13面是绝缘层的压轴滚筒，14电机）图7静电吸附碳粉装置中绝缘板电势点位矩阵平面示意图。（黑色圆点为触点，相互之间间隔为0515MM）图8原料碳粉的微观形貌扫描电子显微镜。0026图9静电吸附碳粉后的色带和碳粉的XRD图谱。（A为静电吸附碳粉后的色带；B为碳粉XRD）具体实施方式在本发明的一种以碳纤维为基带无油。
30、墨的色带中，作为色带的经线和纬线均为碳纤维。其材料优选为24K，48K和60K。其中K指的是碳纤维束里面单丝的根数，单丝的直径为4370UM。0027以48K的碳纤维为例，高密度色带的经纬线总密度120根/CM2（经线密度802根/CM，纬线密度402根/CM），普通密度色带的经纬线总密度100119根/CM2（经线密度702根/CM，纬线密度502根/CM），低密度色带的经纬线总密度100根/CM2（经线密度502根/CM，纬线密度502根/CM）。通过改变密度，甚至可以得到极高密度色带。0028A、将选取好的48K的碳纤维经抽纱机运转生产出所需要的经纱和纬纱。0029B、对上述的经纱和纬纱。
31、采用整经、上浆、并轴生产出经轴后，在织机上生产出经线密度502根/CM，纬线密度502根/CM的低密度纱布。0030C、将上述低密度纱布，再经过脱浆，炼整，定型生产，按照所需宽度在切割机上进行切割成为低密度色带基带。0031D、将上述低密度色带基带进入反应池浸泡4小时进行化学改性。0032E、在牵引机作用下，使用自来水对改性后的低密度色带基带进行清洗，PH值控制在68，烘干温度控制在6080。0033F、上述改性后的基带通过静电吸附装置添加碳粉，成为一种以碳纤维为基带无油墨的色带。0034上述反应池中存在苯磺酸（质量分数60）和三氯乙酸（质量分数50）以11体积比混合配制的混酸，和质量分数10。
32、的H2O2。上述低密度色带基带经过化学反应后进行了化学改性。化学改性将影响色带中表面相关的化学基团。在图1中是改性前后碳纤维色带的红外光谱，图谱中存在有多个明显的吸收峰3448CM1，2921CM1，2852CM1，1735CM1，1595CM1，1629CM1，1384CM1，1120CM1以及1124CM1，其中3448CM1为OH特征峰，2921CM1和2852CM1是CH的伸缩振动双峰，1735CM1为CO伸缩振动峰，1595CM1为羧基中COO的反对称伸缩的振动峰，1384CM1为碳氮单键CN的伸缩振动峰，1120CM1为CO单键伸缩振动峰。曲线A为改性前的碳纤维红外光谱，从图1中可。
33、以看出，未经处理的碳纤维本身含有OH和CO官能团，也就是说碳纤维原丝的氧元素大部分是含氧的基团，另外还说明书CN104057732A7/8页9出现了氮元素，这可能是因为碳纤维没有彻底去胶的缘故。曲线B表示改性后的碳纤维的红外光谱，与之前的碳纤维相比，1384CM1处CN的伸缩振动峰减弱，说明经过酸处理的碳纤维表面的含氮基团明显减少。0035化学改性将影响色带中碳纤维的晶体化程度和表面微观形貌。如图2中，随着改性反应时间从2、3、4、6、18和22小时，一直到44小时，碳纤维的X射线衍射图中的衍射峰25O，38O，44O，64O，77O都随着上述反应时间的延长而逐渐削弱。说明强酸性强氧化溶液对于。
34、碳纤维（石墨结构）起到了一定程度上的破坏作用，其晶体的完整性被打破，但是38O，44O，64O，77O四处峰的存在仍然说明这种破坏的不彻底。可以对照图3的各种碳纤维表面微观结构来说明破坏程度。其中图3A为已经丙酮清洗去除表面保护层之后的原样电镜图片，其碳纤维单丝的直径为5070UM，该样品尚未经过化学改性处理，表面非常平整。图3B和3C中单丝表面出现了各种破损造成的石墨质皮，分布在其表面，类似颗粒状。当这层石墨质结构破裂后，到了反应4小时，碳纤维表面出现裂纹情况，如图3D中，说明软质的石墨质破坏之后，其较密实的石墨碳纤维在强酸强氧化环境下开始氧化，以裂纹形式表现。随着氧化的进一步深入，时间延长。
35、到22小时后表面裂纹不断扩大，出现一个个孤岛状石墨颗粒，如图3E，这些颗粒不仅仍然吸附在纤维表面，也大量开始离开纤维，游离出去，如图3F。明显，微观结构如此的情形，一方面打印所需要的碳粉可以部分来自于碳纤维自身地提供，实现色带打印的初始目的，另一方面必然导致其强度的减弱，降低色带使用寿命，所以必须平衡两者关系，合理设定反应时间，控制好色带的寿命。0036色带寿命是指打印机的色带能够支持正常的打印出的标准字符数（指48点/字符，如果是大字的话数量自然会少许多），一般用“万/字符数”表示。按照国家标准GB/T43132002信息技术办公机器和打印机用编织打印色带通用规范规定，（1）色带寿命试验中，。
36、色带走行顺畅；色带寿命试验后，色带及其接缝处均不应有破孔；（2）同时也要求首行印迹灰度值07和末行印迹灰度值03。由于直接采用色带打印时，虽然打印50万/字符数以上时色带本身才会遭到破坏，但是以字符的印迹灰度来衡量，其使用寿命只有10万/字符数左右。显然基带本身要求的强度和打印字迹灰度之间存在矛盾，因为打印所需要的碳粉来自于色带本身能够源源不断地提供，其自身必然在其强度上有所下降，其结构上遭到破坏。为此我们拟通过牺牲基带强度，在保证字迹灰度的前提下（合理添加碳粉），提高打印质量，同时也意味着牺牲使用寿命。在图4中，研究了反应时间对低密度条件下碳纤维为基带无油墨的色带寿命影响。实验的结果，显然化。
37、学反应时间对色带寿命影响非常大，化学改性16小时后色带寿命左右到达最大值（高达4550万/字符数），这个指标已经是非常优秀的，完全达到了普通的尼龙66特高厚色带的要求。此外，通过对比，我们发现增加一定质量分数的碳粉（采用碳粉质量分数为1WT），能够有效提高寿命，如在相同改性时间16小时后，色带寿命从45万/字符数增加到50万/字符数，增加了10多的使用寿命。0037作为一个优选，我们选定化学改性时间定为16小时，然后调节碳粉质量分数，了解碳粉含量对其寿命的影响。首先碳粉本身是后来添加，对色带的结构和强度没有影响，但是对字迹和墨含量影响重大。如图5所示，整体来说增加碳粉后，色带的寿命从40万/字。
38、符数左右开始快速增加，到1WT时已经增加了整整50万/字符数左右，但是之后其增加非常有限，基本停留在这个数值左右。可以认为这个时候的极限存在是由于色带本身横纵编织造成的吸附空间有限的原因，同时考虑到成本条件，本色带采用了经线密度502根/CM，说明书CN104057732A8/8页10纬线密度502根/CM的低密度纱布，纤维线条较为松散，所以其结构强度远未达到理论上碳纤维的强度。当然结构松散，也是为了化学改性的均匀性及后期加工添加碳粉所需要的间隙。同时考虑到添加碳粉的成本，因此作为一个优选，其添加碳粉的质量分数为1WT较为适宜。0038在发明的生产过程中，考虑到打印效果，灰度的要求，因此添加碳。
39、粉的工作显得尤为重要。这里存在四个关键工艺设定。第一，采用等电势矩阵调整电势分布。在色带的传输过程中，由于大量摩擦导致色带基本带上了大量的静电荷，同时考虑摩擦部位和强度的不同，其静电荷分布非常不均匀，所以需要对其进行电势调整，防止出现吸附后碳粉位置的不均匀，影响打印质量，故我们在图6以碳纤维为基带无油墨的色带的静电吸附碳粉装置中设置了一绝缘板1，该绝缘板1底部设置高压电源2，高压电源2通过接线等电势点位矩阵3，如图7在等电势矩阵点位3中相邻距离控制在0515MM，电压控制在1KV10KV。作为优选，相邻距离为10MM，电压为10KV。第二，为了充分利用碳粉，我们对于碳粉也进行了处理，需要经过分。
40、级。一般采购的碳粉的主要成分为树脂、炭黑、磁粉和各类助剂组成。其颗粒分布，在扫描电子显微镜下，基本在15UM为主，但是仍存在一定量的1520UM左右的大颗粒，如图8所示。因此，采用绝缘板上空安置四层精密振动筛4、5、6和7进行分级，保证碳粉粒径控制在15UM以下，逐渐筛分，振动筛4、5、6和7以50200KHZ振动撒下碳粉。作为一个优选，采用200KHZ。第三，考虑到碳粉的成分，如图9B碳粉的XRD，其JCPDF391346是立方晶系的RFE2O3作为磁粉，采用冷等离放电对碳粉加工带上电荷。具体而言，如图6，在筛子底部设置冷等离子发生器8，连接气源接口9，和高压电源接口10进行冷等离子放电，电。
41、压可以控制在1KV10KV。作为优选，电压为10KV。其中振动弹簧11通过控制频率可以有效调整碳粉的下落数量，加上辅助的传输带12的传输速率调整最终实现对改性后的基带通过静电吸附碳粉，控制其质量分数在005WT5WT的目标，作为优选，质量分数选择为10WT。最后，为了保证添加碳粉后色带表面平整度的要求，在添加完碳粉后，在传输带12上方设置了两部表面是绝缘层的压轴滚筒13，通过电机14进行旋转控制，进一步提高了色带对碳粉的最终吸附效果。在图9中A为静电吸附碳粉后的色带，碳纤维特征峰25O较弱，RFE2O3相关特征峰完全对应JCPDF391346卡片。说明书CN104057732A101/5页11图1图2说明书附图CN104057732A112/5页12图3说明书附图CN104057732A123/5页13图4图5说明书附图CN104057732A134/5页14图6图7说明书附图CN104057732A145/5页15图8图9说明书附图CN104057732A15。