特許 6624373 トナーカートリッジのリサイクル方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6624373

(24)【登録日】2019年12月6日

(45)【発行日】2019年12月25日

(54)【発明の名称】トナーカートリッジのリサイクル方法

(51)【国際特許分類】

   B09B 3/00 20060101AFI20191216BHJP

   B09B 5/00 20060101ALI20191216BHJP

   C10B 53/07 20060101ALI20191216BHJP

   G03G 15/08 20060101ALI20191216BHJP

【ＦＩ】

   B09B3/00 303Z

   B09B3/00 Z

   B09B5/00 ZZAB

   C10B53/07

   G03G15/08 380

【請求項の数】2

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2015-229130(P2015-229130)

(22)【出願日】2015年11月6日

(65)【公開番号】特開2017-87198(P2017-87198A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2018年11月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(72)【発明者】

【氏名】鍬取 英宏

(72)【発明者】

【氏名】梅崎 孝之

(72)【発明者】

【氏名】岩元 美智彦

(72)【発明者】

【氏名】高尾 正樹

(72)【発明者】

【氏名】伊賀 大悟

(72)【発明者】

【氏名】石津 縁

【審査官】 小久保 敦規

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２１６８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０６０４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３００３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６０８７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０９Ｂ １／００ − ５／００

Ｂ０９Ｃ １／００ − １／１０

Ｂ２９Ｂ １７／００ − １７／０４

Ｃ０８Ｊ １１／００ − １１／２８

Ｇ０３Ｇ １３／０８

Ｇ０３Ｇ １３／０９５

Ｇ０３Ｇ １５／０８

Ｇ０３Ｇ １５／０９５

Ｃ１０Ｂ １／００ − ５７／１８

ＣＡｐｌｕｓ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トナーカートリッジのリサイクル方法であって、
前記トナーカートリッジを８０℃〜１４０℃で加熱して溶解し（但し、加圧して塊体を形成する場合を除く）、
前記溶解したトナーカートリッジを冷却し、
前記冷却後の固化物を破砕し、
前記破砕した破砕物から不純物を除去し、
前記不純物除去後の残留物を１２０℃〜２００℃に加熱しながら減容化して、コークス原料としての造粒物を製造する、トナーカートリッジのリサイクル方法。

【請求項2】

前記減容化工程は、嵩密度２００ｋｇ／ｍ^３以上、水分３質量％以下、直径２０〜６０ｍｍ×長さ４０〜１００ｍｍである造粒物を製造する、請求項１に記載のトナーカートリッジのリサイクル方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トナーカートリッジのリサイクル方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トナーは、レーザープリンター又は複写機で使用される、帯電性を持ったプラスチック粒子に黒鉛及び／又は顔料等の色粒子を付着させた粒子径が数〜十数μｍの微粒子である。トナーは、一般に熱可塑性樹脂を基材とし、これにバインダや着色剤が添加されている。プリンター（複写機とも言う）は、静電気を利用して紙にトナーを転写させ、熱によって用紙に接着し、定着させることで印刷する。

【0003】

このトナーを、製鋼用電気炉内の溶融金属の還元剤として用いる技術が開示されている（特許文献１）。一方、処理単位を、トナー単位ではなく、カートリッジと呼ばれる専用の容器（以下、「トナーカートリッジ」と言う）をリサイクルする方法も開示されている。特許文献２では、使用済みトナーカートリッジの破砕時における廃トナー拡散による粉塵爆発の危険を防止し、安全かつ低コストで効率良く使用済みトナーカートリッジを各素材レベルまで確実にリサイクル可能にする技術が開示される。

【0004】

特許文献３では、廃プラスチックを、コークス等として利用する方法が開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−５７６００号公報

【特許文献2】特開２００５−１３１６１０号公報

【特許文献3】特開２００７−２９０２５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

大量生産、大量消費、大量破棄の消費社会から、製品のリサイクルにより持続可能な循環型社会へ移行していくためには、リサイクル対象とリサイクル方法の適正化により、リサイクル率を上げることが重要である。

【0007】

特許文献１では、トナーをフレコンバッグ等で回収している（特許文献１、段落［０００８］）。しかしながら、特許文献２に示されるように、トナーの回収は、トナーカートリッジ単位で行った方が、容易であり、リサイクル対象の適正化がなされていないので、リサイクル率が上がらない。

【0009】

一方、特許文献２では、トナーカートリッジのリサイクルを行っており、リサイクル対象の適正化がなされている。しかし、特許文献１のように電解炉に入れて、化学的分解プロセスを経てエネルギー資源や原材料として回収するいわゆる「ケミカルサイクル」と異なり、トナーカートリッジの材料（熱材料、非鉄金属、樹脂材料、ゴム材料）を、化学的分解プロセスを経ないで回収する「マテリアルリサイクル」である。マテリアルリサイクルを行う場合、トナーカットリッジごとに、回収設備を用意する必要がある。トナーカットリッジ自体は、プリンターを販売する会社ごとに異なるため、リサイクル設備を、会社毎に設ける必要がある。トナーカットリッジのリサイクルに関して、リサイクル設備の導入コストが問題になり、リサイクル設備が設けられず、リサイクル率が上がらない。

【0010】

特許文献３では、廃プラスチックから、風力と磁力で選別した後に、破砕して、コークス炉へ提供するための造粒物を製造する技術が開示されている。しかし、筐体部分等の高密度プラスチックとトナー等の低密度プラスチックとからなるトナーカートリッジ等の廃プラスチックをコークス炉へ提供すると、低密度プラスチックが集塵機に回収される確率が高まり、リサイクル率が低下する。また、集塵機に回収されなかった場合でも、前記低密度プラスチックがコークス炉内に偏在し、炉内圧上昇等の操業トラブルに発展する可能性や、コークスの品質低下の危険性が残る。

【0011】

上記課題を解決する形態は、以下の項目セットにより示されるように、回収容易なトナーカートリッジを、コークス原料としての造粒物を、加熱しながら減容して製造するリサイクルにより、リサイクル率をあげる。

【0012】

１．トナーカートリッジのリサイクル方法であって、
前記トナーカートリッジを８０℃〜１４０℃で加熱して溶解し（但し、加圧して塊体を形成する場合を除く）、
前記溶解したトナーカートリッジを冷却し、
前記冷却後の固化物を破砕し、
前記破砕した破砕物から不純物を除去し、
前記不純物除去後の残留物を１２０℃〜２００℃に加熱しながら減容化して、コークス原料としての造粒物を製造する、トナーカートリッジのリサイクル方法。

【0013】

上記方法では、リサイクル対象を、回収容易なトナーカットリッジに限定し、溶解処理
、冷却処理、破砕処理、不純物除去が可能な設備を設けて、さらに、残留物を加熱減容化することで、コークス炉原料に適する造粒物を製造する。そのため、コークス炉原料の石炭の量を減らして、二酸化炭素削減に貢献するとともに、トナーカットリッジをリサイクルできるため、トナーカットリッジのリサイクル率の向上と、ＣＯ_２削減を同時に達成することができる。

【0015】

２．前記減容化は、嵩密度２００ｋｇ／ｍ^３以上、水分３質量％以下、直径２０〜６０ｍｍ×長さ４０〜１００ｍｍである前記造粒物を製造する、項目１に記載のトナーカートリッジのリサイクル方法。

【発明の効果】

【0019】

本発明に係る一実施形態は、回収容易なトナーカートリッジを、コークス炉で乾留するコークス炉化学原料に適する造粒物をつくるリサイクルにより、リサイクル率をあげる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】リサイクル装置の一例を示す図である。

【図2】リサイクル方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して、以下の構成に基づき、トナーカートリッジのリサイクル方法およびその装置を説明する。

【0022】

１．リサイクル方法の概要
図１を用いて、本発明の実施形態の一例を説明する。
図１は、本発明に係るリサイクル装置の概略構成図である。このリサイクル装置１０は、トナーカートリッジ１を加熱して溶融する溶解部２０と、溶解したトナーカートリッジ１を、冷却する冷却部３０と、冷却後の固化物を破砕する破砕部４０と、破砕した破砕物から不純物を除去する除去部５０と、不純物除去後の残留物を、加熱しながら減容化して、コークス原料としての造粒物２を製造する減容部６０と、を備える。

【0023】

溶解部２０は、数十個から数百個の使用済みトナーカートリッジ１を投入してもよい。溶解部２０は、８０〜１４０℃程度で、トナーカートリッジ１を溶解する。なお、この温度は、トナーカートリッジを構成するプラスチック成分によって決まる。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）の融点は１２０〜１５０℃、ポリプロピレン（ＰＰ）の融点は１３０〜１８０℃、ポリスチレン（ＰＳ）の融点は２２０〜２６０℃、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の融点は２１０〜２８０℃、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）の融点は１８０〜２９０℃である。溶解部２０は、８０〜１４０℃程度で、加熱するため、トナーカートリッジ１を完全に溶解せず、一部溶解させて、後段の破砕部４０で破砕するための一定の形状にする。

【0024】

冷却部３０は、溶解部２０から出てきた加熱後の使用済みトナーカートリッジ１（固化物ともいう）を、自然冷却して、必要に応じてファンにより強制冷却を行う。

【0025】

破砕部４０には、例えば、二軸破砕装置が用いられる。破砕部４０に要求される破砕能力は、トナーカートリッジ１のケースを構成する樹脂材料を、１５ｍｍ程度まで破砕する。破砕されるサイズは、破砕により、後段の除去部により、異物を取り除き易くなるような、適切なサイズである。

【0026】

除去部５０は、破砕した破砕物から不純物を除去する。不純物は、例えば、金属である、この除去処理においては、磁力選別や、風力選別等により行われる。

【0027】

次に、減容部６０は、破砕物を、加熱しながら減容化して、コークス原料としての造粒物２を製造する。なお減容化時に、トナーカートリッジ以外の廃プラスチックと混合していることも本願発明の範囲である。また、減容化時にトナーカートリッジは内部に残留しているトナーの作用により、コークス炉の処理に適した好適な嵩密度増加が可能となる。このとき、造粒物は、コークス炉において、コークス炉で発生したガス（ＣＯＧ：Ｃｏｋｅ Ｏｖｅｎ Ｇａｓ）５ではなく、コークスを効率よく製造するために、嵩密度２００ｋｇ／ｍ^３以上、水分３質量％以下、直径２０〜６０ｍｍ×長さ４０〜１００ｍｍとすることが好ましい。また、減容化中の加熱は、１２０℃〜２００℃とすることが好ましい。なお、この理由については、図２を用いて説明する。

【0028】

図２は、コークス製造工程の一例を示す図である。コークス炉１００では、造粒物２は、高炉１１０で使用されるコークスを製造する原料として利用される。コークス炉１００におけるコークス製造工程では、コークス炉１００の中で石炭３とともに投入された造粒物２を、石炭３とともに乾留されて、コークス４を製造する。この乾留工程で生じるガスが、ＣＯＧ５である。

【0029】

コークス４は、高炉１１０内で３つの重要な役割を担っている。第１に鉄鉱石を炭素で還元して鉄分を取り出すこと、第２に高炉１１０の中で還元ガスや溶けた鉄の通路を確保すること、第３に鉄鉱石や石灰石を溶かす熱源となることである。

【0030】

ＣＯＧ５の主要な成分は水素５０〜５４％、メタン３０〜３３％、一酸化炭素６〜８％、エチレンなどの炭化水素２〜４％などであるが、タールや粗軽油、硫酸、アンモニア等も含む。ＣＯＧ５内に含まれるタールや粗軽油、硫酸、アンモニア等は、脱硫設備、脱アンモニア設備、租軽油回収設備等の回収設備１２０を経て、回収される。回収により、精製されたＣＯＧ５は、高炉１１０やコークス炉１００で燃料として使用される。

【0031】

ＣＯＧ５は、製鉄所１２内で、燃料として有効利用されているものの、ガス生成工程等を要するため、造粒物を、ＣＯＧ５にするよりも、コークス４への転換率を上げて、石炭利用率を下げた方がＣＯ_２削減の観点で好ましい。そのため、造粒物２の構成は、減容部６０で説明したような構成が好ましい。これにより、本実施形態は、リサイクルにより廃棄物問題の解決と、製鉄所１２による二酸化炭素低減による地球温暖化防止という二つの効果を奏することができる。

【0032】

以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その各実施形態の構成要素の組合せ、変形及びバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理及び請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。

【符号の説明】

【0033】

１ トナーカートリッジ、２ 造粒物、３ 石炭、４ コークス
５ ＣＯＧ、１０ リサイクル装置、１２ 製鉄所、２０ 溶解部
３０ 冷却部、４０ 破砕部、５０ 除去部、６０ 減容部
１００ コークス炉、１１０ 高炉、１２０ 回収設備

【図1】

【図2】