DE4443906A1

DE4443906A1 - Verfahren zum Recyceln eines ein Bild tragenden Mediums und ein Bild ablösendes Teil hierfür

Info

Publication number: DE4443906A1
Application number: DE4443906A
Authority: DE
Inventors: Masato Igarashi; Toshiyuki Kawanishi; Eiichi Kawamura; Narihito Kojima
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1994-12-09
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2014-12-10
Also published as: DE4443906B4; US5540815A

Description

Die Erfindung ist ein Verfahren zum Recyceln eines ein Bild tragenden Mediums und ein ein Bild ablösendes Teil hierfür, und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Recyceln eines Me diums, das ein Bild trägt, welches in einer unter Wärmeeinwir kung erweichenden Farbe aufgebracht wird, so daß das Bild von dem Medium zu entfernen ist. Darüber hinaus betrifft die Er findung ein Verfahren zum Recyceln eines Kopierblattes, von welchem ein Tonerbild abgelöst oder entfernt ist und betrifft wiederum ein ein Bild ablösendes Teil hierfür.

Heuzutage wird eine enorme Anzahl Blätter in Büros für Druck- und Kopierzwecke verwendet, und infolge des Abholzens sowie der Holzaufbereitung hat dies zum Zusammenbrechen der globalen Umwelt beigetragen. Es ist üblich gewesen, verwendete Blätter zu recyceln oder zu regenerieren, indem von ihnen Tinte ent fernt wird, die Blätter aufgelöst werden und dann frische Blätter hergestellt werden. Eine Errungenschaft jüngeren Datums im Hinblick auf Einsparung von Ressourcen ist ein Verfahren, bei welchem Zeichenbilder durch Reinigen von benutzten Blät tern entfernt werden können, um sie dann Druck- und Kopier zwecken wieder zuzuführen. Diese Verfahrensart ist beispiels weise in den folgenden Dokumenten (1) bis (3) beschrieben.

(1) Japanische Patentveröffentlichungen Nr. 4-64 472 und 4-67 043

Bei den in diesen Dokumenten beschriebenen Verfahren wird ein Silikon-Siegelmittel oder ein ähnliches Trennmittel auf die Oberfläche eines unverbrauchten Papiers aufgebracht und dann getrocknet, um so ein wiederverwendbares oder freies Blatt zu erzeugen. Ein Bild wird auf die Oberfläche des Blattes aufge bracht, welches das Trennmittel trägt. Um das Blatt zu recy celn, wird ein unter Wärmeeinwirkung leicht schmelzbares Kunst harz oder Tonerkunstharz zum Erzeugen eines Bildes auf das Blatt aufgebracht, um das Bild zu entfernen. Bei einem solchen Verfahren ergeben sich jedoch die folgenden Schwierigkeiten:

(I) Ein Bild wird auf dem Trennmittel erzeugt und kann natür lich nicht dauerhaft auf dem Blatt fixiert werden.
(II) Da das Bild mechanisch durch das Tonerkunstharz von dem Blatt abgeschält bzw. abgestreift wird, während das Blatt er wärmt wird, kann das Tonerkunstharz, das in die Fasern des Pa piers eingedrungen ist, nicht vollständig entfernt werden. Folglich ist der Recyceleffekt extrem niedrig.
III) Ein doppelseitiges Kopieren, d. h. ein Wiedergeben eines Bildes auf beiden Seiten eines einzigen Blattes, ist vom Stand punkt der Ressourcen-Rückführung richtig und wird in der Zu kunft vorherrschend sein. In dieser Hinsicht ist ein Aufbringen des Trennmittels nur auf eine Seite eines Blattes nicht effi zient.
(IV) Selbst wenn das Trennmittel auf beide Seiten eines Blattes aufgebracht und dann getrocknet wird, dringt das Silikon-Sie gelmittel in das Blatt ein und macht das sich dabei ergebende Blatt semitransparent. Bilder, die auf beiden Seiten eines sol chen Blattes aufgebracht sind, sind unleserlich.
(V) Die recycelbaren Blätter sollten von unbeschichteten Blät tern im Falle des Kopierens unterschieden werden, wodurch der Nutzeffekt weiter gemindert wird. Es ist schwierig, die recy celbaren Papiere zusammen mit unbeschichteten Papieren zu sta peln und darauf Bilder wiederzugeben.

(2) Japanische Patentanmeldungen Nr. 1-101 576 und 1-101 577

Ein ein Bild tragendes Medium wird in ein organisches Lösungs mittel getaucht, welches Tonerkunstharz löst, welches das Bild darstellt. Dann wird das Medium mit Ultraschallwellen behan delt, um das Bild zu entfernen. Die Schwierigkeit bei diesem Verfahren liegt darin, daß eine große Menge Lösungsmittel erfor derlich ist, um das Tonerharz aufzulösen und zu entfernen. Hierdurch wird nicht nur die Gesamtgröße einer Verarbeitungs einrichtung vergrößert, sondern es ergeben sich auch verschie dene andere Probleme einschließlich der Regenierung des Lö sungsmittels, dessen Entflammbarkeit, dessen Toxizität und einer Umgebungsverschmutzung. Folglich ist diese Methode in Büros und Haushalten nicht durchführbar.

(3) Japanische Patentveröffentlichung Nr. 1-297 294

Das bildtragende Medium ist als ein Blatt aus Kunststoff, Me tall, Papier mit einer geringen Flüssigkeitsinfiltration oder Keramik ausgeführt. Ein auf dem Medium erzeugtes Bild wird durch das Dazwischenlegen eines bei Wärmeeinwirkung leicht schmelzbaren Bildtrennteils erhitzt. Im Ergebnis wird dann das Bild von dem Medium abgeschält. Diese Reinigungsmethode erfor dert jedoch Spezialpapier oder recycelbares Papier, dessen Oberfläche zum Trennen behandelt wird und nicht bei normalen Blättern verwendbar ist, welche in großer Menge zum Kopieren und Drucken verwendet werden.

Gemäß der Erfindung soll daher ein Verfahren zum Recyceln eines ein Bild tragenden Mediums geschaffen werden, bei welchem ein Bild, das in einer unter Wärmeeinwirkung erweichenden bzw. die Viskosität herabsetzenden Farbe gedruckt ist, vollständig ent fernt wird, und es soll ferner ein hierfür geeignetes ein Bild ablösendes Teil geschaffen werden. Ferner soll gemäß der Erfin dung ein Verfahren geschaffen werden, bei welchem ein Kopie blatt recycelt werden kann, indem von ihm ein Tonerbild voll ständig entfernt wird und es soll wiederum ein hierfür geeigne tes, ein Bild ablösendes Teil geschaffen werden.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Verfahren zum Recyceln eines ein Bild tragenden Mediums durch die Merkmale im kenn zeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiter bildungen sind Gegenstand der auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausfüh rungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 Darstellungen, anhand welcher das Prinzip der Er findung veranschaulicht wird;

Fig. 5 bis 7 Darstellungen, die jeweils eine spezifische Anord nung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß der Erfin dung, und

Fig. 8 eine ganz spezifische Ausführung einer Plasma-Gasphasen abscheidungs-(CVD-)Einrichtung.

Anhand von Fig. 1 bis 4 wird das Prinzip der Erfindung beschrie ben. Fig. 1 zeigt ein Medium oder einen Abzug bzw. eine Kopie, worauf ein Bild in einer bei Wärmeeinwirkung erweichenden Tinte mittels eines elektrophotographischen Prozesses erzeugt ist. Fig. 2 zeigt ein Medium 10, das in eine in einem Behälter 16 un tergebrachte Trennflüssigkeit 14 eingetaucht ist. Die Trennflüs sigkeit 14 schwächt die Bindung zwischen dem Medium 10 und dem Bild oder der Tinte 12. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist ein Bild separator in Form einer Rolle 18 mit einer Trennschicht 20 auf seiner Oberfläche vorgesehen. Das aus dem Behälter 16 herausge nommene Medium 10 wird zwischen der Separatorrolle 18 und einer Andrückrolle 23 hindurchbefördert. Wenn die Tinte 12 durch die Rolle 22 gegen die Schicht 20 der Rolle 18 gepreßt wird, wird erstere an letztere übertragen, mit dem Ergebnis, daß das Medium 10 abgenommen ist. Wenn die Separator- oder Trennrolle gedreht wird, schabt eine Schneide 26 in Fig. 3 mit 24 bezeichnete Tinte von der Oberfläche der Rolle 18 ab. Die von der Rolle 18 ent fernte Tinte 24 wird in einem Behälter 28 gesammelt. Wie in Fig. 4 dargestellt, läuft das leere bzw. von Tinte befreite Medi um 10 zwischen einem Paar Heizrollen 30 hindurch, damit das Trennmittel verdampft. Folglich ist das Medium 10 getrocknet und ist recycelt.

Im allgemeinen ändert sich die Zusammensetzung der unter Wärme einwirkung erweichenden Farbe und des Materials des Mediums je weils in einem breiten Bereich. Gemäß der Erfindung sind die Trennflüssigkeit und das Trennmaterial, das auf der Separator rolle 18 vorgesehen ist, in Anpassung an die Tinte und das Medi um ausgewählt. Obwohl die Hauptkomponente der Tinte Styrol- Acryl, Polyester oder ein ähnliches Kunstharz, natürliches oder synthetisches Wachs ist, hängt das Aufbringen solcher Tinte auf das Medium und das Trennmaterial von Farbstoffen und anderen Zu satzstoffen ab, die in der Tinte enthalten sind. Das Medium ist im allgemeinen als Papier ausgeführt, dessen Hauptkomponente Zellulose-Fasern oder eine dünne Schicht aus Polyester, Acetat, Polycarbonat oder einem ähnlichen Kunststoff ist. Bei Papier hängt das Aufbringen der Farbe auf das Medium und den Separator sogar von der Zusammensetzung und Struktur, d. h. der Länge und Dicke der Cellulose-Fasern, der Oberfläche und der Leimungsart ab.

Hinsichtlich der Trennflüssigkeit hat die Anmelderin herausge funden, daß Wasser, Ethanol oder ein Gemisch hieraus vom Sicher heits- und Kostenstandpunkt her erwünscht sind, und daß der Ge halt an einer solchen Substanz in der gesamten Zusammensetzung vorzugsweise 70 Gewichts-% oder darüber liegen sollte. Ebenso hat die Anmelderin herausgefunden, daß die Trennflüssigkeit oder das Lösungsmittel vorzugsweise ein oberflächenaktives Mittel oder eine hochmolekulare Verbindung enthalten sollte, die durch durch das Lösungsmittel lösbar ist, um den verschiedenen Arten von Tintenzusammensetzungen und den verschiedenen Arten von Auf zeichnungsmaterialien gewachsen zu sein. Insbesondere wenn die Hauptkomponente des Mediums Fasern ist, wie es bei normalem Pa pier der Fall ist, ist die Bindung zwischen der Farbe oder dem Bild merklich verringert. Bei einer Plastikfolie wird vorzugs weise Ethanol oder ein Wasser-Ethanol-Gemisch verwendet.

Der Bildseparator gemäß der Erfindung ist durch ein Material in Form einer Folie und eines Binde- oder Klebemittels zur Bildsei te hin ausgeführt. Der Bildseparator hat eine Oberfläche, dessen kritische Oberflächenspannung 25 mN/m oder darüber ist. Kriti sche Oberflächenspannungen von weniger als 25 mN/m würden die Haftung des Bildseparators an einem üblicherweise bei einer Bilderzeugung verwendeten Toner (dessen kritische Oberflächen spannung etwa 35 mN/m ist) erniedrigen, wodurch verhindert ist, daß ein Bild vollständig von dem Medium an den Bildseparator übertragen wird. Typische organische hochmolekulare Substanzen, die eine kritische Oberflächenspannung von 25 mN/m oder darüber haben, sind Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polypropylen, Polystyrol, Acrylharz, Methacrylharz, Epoxyharz und Polycarbonatharz.

Fig. 5 zeigt eine spezifische Anordnung zum Durchführen des er findungsgemäßen Verfahrens. Wie dargestellt, wird ein Druck- oder Kopierblatt 50, das ein Bild trägt, das mittels Toner 52 erzeugt worden ist, in Kontakt mit einer benetzenden Rolle 54 gebracht, welche zum Teil in eine Trennflüssigkeit 56 einge taucht ist. Folglich wird das Blatt 50 mit der Trennflüssigkeit 56 getränkt. Dann wird das Blatt 50 zwischen einer Stützrolle 58, die im Inneren eine Heizeinheit 58a aufweist, und einem als ein Band 60 ausgeführten Bildseparator hindurchbefördert. Wäh rend das Blatt 50 durch die Stützrolle 58 erhitzt wird, wird der Toner 52 in Kontakt mit dem Band 60 gebracht. Folglich wird der Toner 52 von dem Blatt 50 an das Band 60 übertragen, d. h. das Blatt 50 wird frei bzw. leer gemacht und dadurch recycelt. Der an das Band 60 übertragene Toner wird mittels einer Reinigungs einheit 62 entfernt und gesammelt.

Eine weitere spezifische Anordnung, mit welcher die Erfindung in der Praxis ausführbar ist, ist in Fig. 6 dargestellt. Die dar gestellte Anordnung ist mit der Anordnung der Fig. 5 identisch, außer daß der Bildseparator oder das Trennteil als eine Rolle 64 mit einer in ihrem Inneren untergebrachten Heizeinheit 64a aus geführt ist.

Fig. 7 zeigt noch eine weitere spezifische Anordnung zum Durch führen des Verfahrens gemäß der Erfindung. Wie dargestellt, ist eine Bildseparator-Rolle 100 in Anlage an einer Heizrolle 102 gehalten. Die Trennflüssigkeit 106 wird der Rolle 100 durch eine Flüssigkeits-Zuführrolle 104 zugeführt.

Anhand von Fig. 8 wird eine spezifische Ausführung einer Plasma- CVD-Einrichtung beschrieben. Wie dargestellt, hat die Plasma- CVD-Einrichtung eine Vakuumkammer 70, in der eine Gegenelektrode 72 untergebracht ist. Die Gegenelektrode 72 ist mit einer Hoch frequenz-Energiequelle 74 verbunden. Ein Tragdorn 76 ist in der Vakuumkammer 70 angeordnet und wird durch einen Motor 78 in Dre hung versetzt. Ein zu behandelndes Objekt 80 ist an dem Tragdorn 76 gehalten, um so eine harte Schicht darauf auszubilden. Gase, welche für die Schaffung einer harten Schicht notwendig sind, werden aus einer Gruppe Gaszylinder 84 der Vakuumkammer 70 zuge führt, wobei das Objekt 80 erhitzt oder nicht erhitzt wird. Energie wird von der Hochspannungs-Energiequelle 74 der Gegene lektrode 72 zugeführt. Ein Unterdruckmesser 86, eine Vakuumpumpe 88 und ein Auslaßventil 90 zur Austritts- und Drucksteuerung sind der Vakuumkammer 70 zugeordnet. Die Gase von den Zylindern 84 werden über einen Mengenzähler in die Vakuumkammer 70 einge leitet. Eine flüchtige organische Verbindung ist in einem Behäl ter 96 untergebracht, welcher von einem thermostatischen Behält nis 94 umschlossen ist. Eine derartige Verbindung wird der Vaku umkammer 70 in einer kontrollierbaren Menge zugeführt.

Nachstehend werden Beispiele des Verfahrens gemäß der Erfindung beschrieben.

Beispiele 1 bis 4

In jedem der Beispiele 1 bis 4 wurde ein Bild auf einem Kopie blatt mittels eines üblichen PPC-Kopierers (beispielsweise des Kopierers FT6960 von Ricoh) erzeugt. Das Blatt wurde in eine Wasser enthaltende Trennflüssigkeit getaucht, und dann wurde die Oberfläche des Blattes in Kontakt mit einem Bildseparator ge bracht, welcher als eine 100 µm dicke Schicht ausgeführt ist. In diesem Zustand wurde dann das Kopierblatt durch eine Heizrolle auf etwa 980°C erhitzt. Anschließend wurde das Kopierblatt von dem Bildseparator getrennt. Die Beispiele 1 bis 4 wurden unter den in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführten Bedingungen durchgeführt. Nach dem Trennen oder Ablösen des Kopierblattes von dem Bildseparator wurde das Blatt hinsichtlich der verblei benden Farbreste mit dem Auge in zehn Stufen bewertet. Einem Blatt mit einer kleineren Anzahl von verbliebenen Farbresten wurde eine höhere Einstufung gegeben; einem Blatt, das mit einem ungebrauchten Blatt vergleichbar ist, wurden zehn Punkte gege ben.

Tabelle 1

Wie Tabelle 1 zeigt, ist es bei den Beispielen 1 bis 4 möglich, ein unter Wärmeeinwirkung erweichendes Tonerbild in ausreichen der Weise von einem Kopierblatt oder einem entsprechendem Medium zu entfernen und das Blatt wieder zu verwenden.

Beispiel 5

Ein Endlosband aus Polyehtylenterephthalat (PET) wurde auf den Tragdorn 76 (Fig. 8) gesetzt. Nach einer Evakuierung wurde eine harte Schicht oder Folie, deren Hauptkomponente Kohlenstoff war, auf dem Endlosband als eine Oberflächenschutzschicht unter den folgenden Bedingungen aufgebracht:

Austrittsdruck für eine Folienaufbringung
niedriger als 2×10^-5
Strömungsgeschwindigkeit von C₂H₄	100 sccm
Strömungsgeschwindigkeit von H₂	200 sccm
Reaktionsdruck	0,01 Torr
Hochfrequenzenergie (13,56 MHz)	100 V
Vorspannung	10 V

Die Zeit zum Ausbilden einer dünnen Schicht bzw. Folie wurde entsprechend gesteuert, um eine 2 µm dicke Schutzschicht auf das PET-Endlosband aufzubringen, um dadurch einen Bildseparator zu erzeugen. Wenn das Endlosband oder der Bildseparator in der in Fig. 5 dargestellten Einrichtung verwendet wurde, wurden mit Er folg nacheinander 2000 Kopierblätter recycelt. Das Endlosband hatte eine kritische Oberflächenspannung von 35 mN/m und verformt sich, wenn es über 200°C erhitzt wurde.

Beispiel 6

Beispiel 5 wurde abgesehen von den folgenden Unterschieden wie derholt. Eine harte Schicht, die aus C₂H₄ und NF₃ besteht, wurde auf einer Aluminiumtrommel, deren Oberfläche mit Harz bedeckt war, unter den folgenden Bedingungen aufgebracht:

Austrittsdruck vor einer Schichtausbildung
niedriger als 2×10⁵
Strömungsgeschwindigkeit von C₂H₄	100 sccm
Strömungsgeschwindigkeit von H₂	200 sccm
Strömungsgeschwindigkeit von NF₃	50 sccm
Reaktionsdruck	0,02 Torr
Hochfrequenzenergie (13,56 MHz)	100 W
Vorspannung	-10 V

Wenn die Trommel in die in Fig. 6 dargestellte Einrichtung ein gesetzt wurde, wurden mit Erfolg nacheinander 3000 Kopierblätter regeneriert. Die Trommel hatte eine kritische Oberflächenspan nung von 38 mN/m und verformte sich, wenn sie über 200°C erhitzt wurde.

Die harte Schicht auf dem Bildseparator, die entsprechend Bei spiel 5 oder 6 erzeugt wurde, hatte eine Vickershärte, die zwi schen 100 kg/mm² bis 3000 kg/mm² hoch war. Eine derart harte Schicht wies bezüglich Verschleiß und Kratzer, welche einem Rei nigungsabschnitt zuzuschreiben sind, eine minimale Verschlechte rung auf, so daß der Bildseparator haltbar ist. Der Bildsepara tor mit der harten Schicht wurde als ein Endlosband oder eine Trommel ausgeführt. In der nachstehend aufgeführten Tabelle 2 sind die Bewertungsergebnisse der Beispiele 5 und 6 aufgelistet.

Tabelle 2

Beispiele 7 bis 12

Ein Bild wurde auf einem PPC-Blatt (Type 600 von Ricoh) mittels eines normalen Kopierers (FT4525 ebenfalls von Ricoh) erzeugt. Das Kopierblatt wurde in eine Trennflüssigkeit eingetaucht, wel che auf 99,5% reinem Wasser und 0,5% eines oberflächenaktiven Mittels auf Nichtionen-Basis (Nonion-based) (BT-7, das von Nikko Chemicals erhältlich ist) bestand. Anschließend wurde das Ko pierblatt zwischen der Separatorrolle 100 und der Heizrolle 102 (Fig. 7) hindurchbefördert, um so das Bild abzulösen bzw. zu trennen. Die Oberfläche der Heizrolle 102 wurde auf 90°C er wärmt, während das Kopierblatt mit einer Geschwindigkeit von 20 mm/s zugeführt wurde. Die Beispiele 7 bis 12 wurden, wie in der nachstehenden Tabelle 3 aufgelistet ist, durchgeführt und bewer tet.

Tabelle 3

In den Beispielen 7 bis 12 enthält PET etwa 30% TiO₂ oder SiO₂. Eine derartige Zusammensetzung schafft einen Bildseparator mit einer kritischen Oberflächenspannung und einer thermischen Ver formungstemperatur, was etwas höher ist als diejenigen Werte, die bei PET allein erhalten werden. Die Oberfläche von mit Alu minium bedampftem PET ist teilweise oxidiert, so daß die kriti sche Oberflächenspannung niedriger als die von Metall allein ist.

Claims

1. Verfahren zum Recyceln eines Mediums, das ein hydrophobes Bild trägt, bei welchem das das Bild tragende Medium mit einem Wasser enthaltenden Trennmittel getränkt wird, anschließend das hydrophobe Bild in Kontakt mit einem Bildtrennteil ge bracht wird und dann das ein Bild tragende Medium erhitzt wird, um dadurch das hydrophobe Bild an das Bildtrennteil zu übertragen, wobei das Bildtrennteil eine kritische Oberflä chenspannung von 25 mN/m oder darüber hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bildtrennteil eine Oberfläche hat, die aus einer hochmolekularen Substanz gebildet ist, die eine kritische Oberflächenspannung von 25 mN/m oder darüber hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bildtrennteil auf seiner Oberfläche eine harte Schicht aus Kohlenstoff oder aus einer Zusammensetzung hat, deren Hauptkomponente Kohlen stoff ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bildtrennteil ein Band oder Trommel aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bildtrennteil eine thermische Verformungstemperatur von 80°C oder darüber hat.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bildtrennteil Titanoxid enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bildtrennteil Si liziumoxid enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bildtrennteil aus Metall oder einer metall-enthaltenden Verbindung hergestellt ist.