JP2000328144A - 廃トナー処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナーの成分および性状等を考慮したうえ
で、廃トナーを資源として最も有効利用できる廃トナー
の処理方法および処理装置を提供する。 【解決手段】 製鉄所のダストリサイクルシステムを利
用してスラリー状のダストに、超微粉の廃トナーを添加
する。具体的には、スラリー状のダストを攪拌する攪拌
槽４に、廃トナー供給機５によって廃トナーを添加す
る。廃トナーが添加されたスラリー状のダストを脱水機
６で脱水し、ミックスダストとする。そして、このミッ
クスダストが混合された焼結原料を焼結機で焼結する。
廃トナー中の鉄粉は、焼結機で溶融され、粉鉱石として
有効利用される。廃トナー中の樹脂分は燃焼し、粉コー
クスの代替えとして有効利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法による
複写機やプリンターなどから回収した廃トナーや、トナ
ー製造工場などで発生した廃トナーの処理方法および装
置に関する。

【０００２】

【従来技術】電子写真法に用いられるトナーは、通常熱
可塑性樹脂を基材とし、加熱により軟化・溶融して用紙
に接着し、冷却によって強固に固着する。このトナーに
は、一成分現像法に用いられるトナーと、二成分現像法
に用いられるトナーとが存在する。後者のトナーは、熱
可塑性樹脂に着色剤および数種の添加剤を混合したもの
で、主にカラートナーとして用いられる。前者のトナー
は、熱可塑性樹脂に磁性体としての酸化鉄の微粉末を添
加したもので、主に黒色トナーとして用いられる。これ
らのトナーは、いずれも、粒子径が数〜十数μの超微粒
子である。

【０００３】ＯＡ機器の普及に伴い、トナーの使用量が
増大する一方で、トナー製造工場で発生した廃トナー
や、複写機やプリンターの使用済カセットなどから回収
した廃トナーの処理が問題となってきている。従来、こ
のような廃トナーは大部分が埋立て処分されていた。

【０００４】これに対して、廃トナーを埋立て処分する
ことなく、エネルギー資源として有効利用するために、
廃トナーを燃料として炉内空間で燃焼させる廃プラスチ
ック燃焼装置が知られている（特開平７−１１９９２２
号参照）。

【０００５】また、本出願人は、廃トナーをエネルギー
資源として有効利用する方法として、廃トナーをタール
滓と混合し、廃トナーをバインダーにして成型炭を製造
し、成型炭をコークス炉へ装入して廃トナーを熱分解す
る廃トナーの処理方法を提案している（特願平１０−３
６８６２３号公報参照）。

【０００６】さらに、廃トナーの処理方法に関するもの
として、粒径０．５〜２０．０ｍｍの廃プラスチックを
焼結原料の上に廃プラスチック層として装入し、点火炉
で点火して下方吸引する廃プラスチックの処理方法も知
られている（特開平８−１６５５２６号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】市場の７０〜８０％を
占める一成分現像法に用いられるトナーには、上述のよ
うに酸化鉄が含まれている。従来の廃プラスチック燃焼
装置にあっては、トナー中の樹脂分をエネルギー資源と
して有効利用できるが、トナー中の鉄分を資源として有
効利用図ることができない。また、廃トナーを処理する
ために、設備費の高い廃プラスチック燃焼装置を新たに
製造する必要もあった。さらに、トナーはその性状が非
常に微細な超微粉であるので、通常のハンドリングでは
飛散がひどく、その取扱いが困難であった。

【０００８】また、廃トナーをタール滓と混合する方法
にあっては、廃トナーの大量処理に適さない、タール滓
の粘性のコントロールが難しい等の問題があった。

【０００９】また、廃プラスチックの処理方法にあって
は、焼結原料の上で、廃プラスチック層を点火すると、
焼結原料の表面で溶融反応を起こしてしまい通気性が悪
くなってしまうという問題があった。

【００１０】そこで、本発明は、トナーの成分および性
状等を考慮したうえで、廃トナーを資源として最も有効
利用できる廃トナーの処理方法および処理装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、トナーの
成分および性状を調査した。その結果、トナーには、主
に樹脂からなるトナーＢと、樹脂に鉄粉を添加したトナ
ーＡとの２種類が存在することがわかった。表１は、ト
ナーＡとトナーＢとの成分、物性、製造比率を示したも
のである。

【００１２】

【表１】 この表に示すように、市場の７０〜８０％を占めるトナ
ーＡの成分は、磁性を与えるための４０〜５０％重量の
鉄粉と、５０〜６０％重量の樹脂からなる。トナーＡの
成分は、より具体的には、スチレンアクリル樹脂３５
％，ポリエステル樹脂１７％，ポリオレフィン３％，鉄
粉（マグメタイト）４４％，染料（青色）１％とからな
り、主に一成分現像法の黒色トナーとして用いられる。
トナーＢの成分は、９０％重量の樹脂と顔料とからな
り、主に二成分現像法のカラートナーとして用いられ
る。また、トナーＡとトナーＢの物性を比較すると、比
重はトナーＡがトナーＢよりも鉄分を含むので若干大き
く、融点はトナーＡ，トナーＢいずれも略等しく、水溶
性はトナーＡ，トナーＢともほとんどないことがわかっ
た。そして、トナーＡ，トナーＢの性状は、いずれも粒
子径が数〜十数μｍの超微粒子である。なお、トナーＡ
には、鉄粉を８５〜９０％重量含むのも存在する。

【００１３】本発明者は、市場の７０〜８０％を占める
トナーＡが４０〜５０％重量鉄粉を含むこと、およびト
ナーＡ，Ｂいずれも粒子径が数〜十数μｍの超微粒子で
あることに着目し、製鉄所で廃トナーを有効利用するこ
と、具体的には焼結原料に廃トナーを混合し、この廃ト
ナーが混合された前記焼結原料を焼結する請求項１記載
の廃トナー処理方法を発明した。

【００１４】この発明によれば、焼結原料に混合した廃
トナー中の鉄粉は粉鉱石として有効利用できる。また、
廃トナー中の樹脂の一部は燃焼し、粉コークスの代替え
として有効利用でき、残りはガス化して焼結機の排風装
置に吸引される。廃トナーは超微粒子であるため、焼結
原料に均一に分散させることができ、ベッド全体で均一
に燃焼して廃トナー中の樹脂分がガス化しても焼結鉱に
影響を与えることがない。なお、鉄粉を８５〜９０％重
量含む廃トナーの場合には、より一層鉄の有効利用が図
れる。

【００１５】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の廃トナー処理方法において、廃トナーをスラリー状の
ダストに添加し、脱水処理後、前記焼結原料に混合する
ことを特徴とする。ここで、スラリー状のダストとは、
転炉等で発生する数μｍ〜１００μｍの細かいダストを
スラリーにしたものをいう。

【００１６】廃トナーは、上述のように超微粉であるた
め、通常のハンドリングでは飛散がひどく、焼結原料に
混合するのが難しい。製鉄所のダストリサイクルシステ
ムを利用してスラリー状のダストに添加することで、原
料としてハンドリング可能となる。また、既存のダスト
リサイクルシステムを利用することで、新たな設備を設
けることなく、焼結原料に超微粉の廃トナーを混合する
ことができる。

【００１７】さらに、請求項３の発明は、請求項２に記
載の廃トナー処理方法において、前記ダストに前記廃ト
ナーが重量比２０％以下添加されることを特徴とする。
特に、ダストに対する廃トナーの添加量を１０％以下に
して、スラリー状のダストに少量ずつ連続的に添加する
のが望ましい。

【００１８】この発明によれば、ダストへ添加する廃ト
ナーの量を一定以下に制限したので、焼結原料中に廃ト
ナーを薄く広く分布させることができ、廃トナーを混合
しても焼結鉱に影響を与えることがない。また、スラリ
ー状のダストの脱水工程で、フィルタープレスのろ布が
廃トナーによって目詰まりを起こすのを防止できる。

【００１９】請求項４の発明は、焼結原料に廃トナーを
混合する廃トナー混合手段と、前記廃トナーが混合され
た前記焼結原料を焼結する焼結機と、を備えることを特
徴とする廃トナー処理装置により、上述した課題を解決
した。

【００２０】この発明によれば、廃トナー混合手段によ
って焼結原料に廃トナーが混合される。そして、廃トナ
ー中の鉄粉は、焼結機で溶融され、粉鉱石として有効利
用される。廃トナー中の樹脂の一部は燃焼し、粉コーク
スの代替えとして有効利用でき、残りはガス化して焼結
機の排風装置に吸引される。また、廃トナーは超微粒子
であるため、焼結原料に均一に分散させることができ、
ベッド全体で均一に燃焼して、廃トナー中の樹脂がガス
化しても焼結鉱に影響を与えることがない。

【００２１】さらに、請求項５の発明は、請求項４に記
載の廃トナー処理装置において、前記廃トナー混合手段
は、スラリー状のダストを攪拌する攪拌槽と、この攪拌
槽に前記廃トナーを添加する廃トナー供給機と、前記廃
トナーが添加された前記スラリー状のダストを脱水する
脱水機と、を備えることを特徴とする。

【００２２】この発明によれば、製鉄所のダストリサイ
クルシステムを利用してスラリー状のダストに添加する
ことで、超微粉の廃トナーを原料としてハンドリング可
能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の一実施形態における廃トナーの処理装置について説
明する。本発明の廃トナー処理装置は、図１に示す廃ト
ナー混合手段としての廃トナー混合装置１と、図２に示
す焼結機２とで構成される。廃トナーは、廃トナー混合
装置１で焼結原料と混合された後、焼結機２で焼結され
る。

【００２４】廃トナー混合装置１は、図１に示すよう
に、スラリー状の転炉ダスト等が輸送される沈殿槽３
と、沈殿槽３から送られたスラリー状の転炉ダストを攪
拌する攪拌槽４と、この攪拌槽４に廃トナーを添加する
廃トナー供給機５と、廃トナーが添加されたスラリー状
のダストを脱水する脱水機６と、脱水されたケーキを破
砕するケーキ破砕機７と、を備える。

【００２５】転炉ダスト等の粒径数μｍ〜１００μｍ程
度の細かいダストはスラリーにされ、沈殿槽３に輸送さ
れる。沈殿槽３では転炉ダストを自然沈降させる。沈降
した転炉ダストは、回転するレイキ３ａで掻き寄せら
れ、槽底部から抜かれる。そして、スラリー搬送ポンプ
８によって攪拌槽４に送られる。

【００２６】攪拌槽４では、転炉ダストの沈降を防止し
て槽内部の濃度が一定になるようにインペラー４ａが回
転し、スラリーが攪拌される。インペラー４ａの回転に
よって、スラリーに渦が生じる。廃トナーは、この攪拌
槽４の渦のところに添加される。

【００２７】廃トナー供給機５は、フレコンまたはロー
リー車で搬入された廃トナーを貯蔵する廃トナー貯蔵ホ
ッパー９と、ホッパー９内の廃トナーを一定量切り出す
定量切出し機１０（ロータリーフィーダ）と、廃トナー
をスラリーの渦のところに落とすシュート１１とで構成
される。廃トナーが粉塵爆発を起こす可能性があるの
で、廃トナー貯蔵ホッパー９には静電気対策が取られて
いる。廃トナーは、水溶性がないが比重が重いので、ス
ラリーの渦に巻き込まれて沈み、スラリー状のダストと
均一に混ざる。このように、廃トナーをスラリーに添加
することで、飛散し易い廃トナーのハンドリングが容易
になる。ここで、ダストに対する廃トナーの添加量は、
ダストに廃トナーを薄く広く分散させること、および脱
水機６のろ布の目詰まり防止を考慮して、重量比２０％
以下に設定される。なお、この廃トナーは１００ｔ／月
程度添加される。

【００２８】廃トナーが添加されたスラリー状のダスト
は、スラリー供給ポンプ１２によって脱水機６（フィル
タープレス）に送られる。脱水機では、スラリー状のダ
ストをろ布で挟み、圧力をかけて、水分を抜き、含水率
３０％程度のフィルターケーキ１３を形成する。なお、
このフィルターケーキ１３は２３００ｔ／月程度発生す
る。

【００２９】フィルターケーキ１３は、ベルトコンベヤ
１４で搬送され、製鉄所内で発生した乾ダスト（集塵
粉）と混合された後、ケーキ破砕機７によってバラバラ
の粉、含水率１８％のミックスダストにされる。なお、
乾ダストは、１７００ｔ／月発生するので、ミックスダ
ストは２３００＋１７００＝４０００ｔ／月程度発生す
る。

【００３０】廃トナーが混合されたミックスダストは、
ヤードに搬送され、鉄鉱石とともにベッディングされ、
均質な主原料にして焼結機２のホッパー２１に送られ
る。

【００３１】図２に示すように、廃トナーが混合された
ミックスダスト、鉄鉱石、副原料等は、ホッパー２１か
ら一定量切出され、水を添加してミキサー２２で均質な
焼結原料にして原料供給装置２３に入れられる。原料供
給装置２３は、焼結原料を焼結機本体２４のパレット上
に装入する。そして、焼結機本体２４は、点火炉２５で
焼結原料に着火して、パレットを自動的に排鉱側に送
る。パレットの下部には風箱が設けられていて、排風装
置２６によって下側に空気を吸引するので、焼結原料中
に混入されているコークスが燃焼され、原料鉱石粒子の
焼結反応および溶融反応が促進される。

【００３２】このとき、廃トナー中の鉄分は、粉鉱石と
して有効利用される。廃トナー中の樹脂の一部はコーク
スとして有効利用される。廃トナーは廃プラの一種であ
るが、廃プラの特徴として２〜３００℃の雰囲気中でガ
ス化して飛んでしまうことがある。廃プラをいきなり１
０００℃の雰囲気中におくと、全部燃焼するが、徐々に
温度が上がる雰囲気中におくと必ずしも燃焼しない。こ
のため、廃トナーの一部は燃焼するが、残りはガス化し
て排風装置に吸引される。このように、廃トナーの樹脂
分がガス化しても、廃トナーは超微粒子であり、焼結原
料に均一に分散されているので、焼結鉱に影響を与える
おそれがない。

【００３３】表２は、焼結原料のミックスダストと粉鉱
石の主成分を示したものである。

【００３４】

【表２】 注）ミックスダストの使用量は粉鉱石の１〜２％程度で
ある。

【００３５】ミックスダストの鉄の成分率は６４．５％
であり、廃トナーの鉄粉の成分率と略等しいので、廃ト
ナーがミックスダストに混合されても、鉄の成分比率は
ほとんど変わらないことがわかる。しかも、本実施形態
の製鉄所は、焼結鉱を月間４０万ｔ生産するので、廃ト
ナーを月１００ｔ処理しても、焼結原料に対する廃トナ
ーは０．０２５％程度重量比の極少量の配合率となるの
で、焼結鉱に与える影響はほとんどないといえる。な
お、表中のその他は、酸化鉄として鉄と結合した酸素が
メインの成分である。

【００３６】表３は、焼結原料の粒度を示したものであ
る。

【００３７】

【表３】 この表から、ミックスダストは鉄鉱石よりも平均粒径が
大きいのがわかる。転炉ダスト等の細かいダストも、ケ
ーキにした後、解砕することで、粒径の大きなミックス
ダストとして扱うことができる。また、超微粉の廃トナ
ーも転炉ダストと同様に、ケーキにした後、解砕するこ
とで、粒径を大きくすることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
焼結原料に廃トナーを混合し、この廃トナーが混合され
た焼結原料を焼結したので、焼結原料に混合した廃トナ
ー中の鉄粉は粉鉱石として有効利用される。また、廃ト
ナー中の樹脂の一部は燃焼し、粉コークスの代替えとし
て有効利用でき、残りはガス化して排風装置に吸引され
る。廃トナーは超微粒子であるので、焼結原料に均一に
分散することができ、廃トナーの樹脂分がガス化して
も、焼結鉱に影響を与えることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における廃トナー混合装置
を示す概略図である。

【図２】本発明の一実施形態における焼結機を示す概略
図である。

【符号の説明】

１ 廃トナー混合装置（廃トナー混合手段） ２ 焼結機 ４ 攪拌槽 ５ 廃トナー供給機 ６ 脱水機

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結原料に廃トナーを混合し、この廃ト
   ナーが混合された前記焼結原料を焼結することを特徴と
   する廃トナー処理方法。
2. 【請求項２】 前記廃トナーをスラリー状のダストに添
   加し、脱水処理後、前記焼結原料に混合することを特徴
   とする請求項１に記載の廃トナー処理方法。
3. 【請求項３】 前記ダストに前記廃トナーが重量比２０
   ％以下添加されることを特徴とする請求項２に記載の廃
   トナー処理方法。
4. 【請求項４】 焼結原料に廃トナーを混合する廃トナー
   混合手段と、前記廃トナーが混合された前記焼結原料を
   焼結する焼結機と、を備えることを特徴とする廃トナー
   処理装置。
5. 【請求項５】 前記廃トナー混合手段は、スラリー状の
   ダストを攪拌する攪拌槽と、この攪拌槽に前記廃トナー
   を添加する廃トナー供給機と、前記廃トナーが添加され
   た前記スラリー状のダストを脱水する脱水機と、を備え
   ることを特徴とする請求項４に記載の廃トナー処理装
   置。