DE3123872C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen durch Kontaktieren mit einem erhitzten Oxidationskatalysator - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen durch Kontaktieren mit einem erhitzten OxidationskatalysatorInfo
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Abstract
Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln von Abgasen aus elektrophotographischen Kopiermaschinen, bei denen man die beim Entwickeln eines Elements mit einem Entwickler, beim Übertragen des entwickelten Bildes auf ein Bildempfangsblatt und/oder beim Erhitzen eines Kopiermaterials, das aus dem entwickelten Element oder dem Bildempfangsblatt besteht, erzeugten Abgase mit einem erhitzten Oxidationskatalysator in Kontakt bringt und durch Oxidation geruchsfrei macht.
Description
In der Elektrophotographie unterscheidet man im allgemeinen zwischen dem Naßverfahren und dem Trokkenverfahren.
Im erstgenannten Verfahren wird ein permanentes Bild dadurch erhalten, daß nan auf einem
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial, z. B. einem Selen- oder Zinkoxidmaterial, ein latentes elektrostatisches
Bild erzeugt, das erhaltene Bild mit einem Suspensionsentwickler entwickelt, das- entwickelte Bild
gegebenenfalls auf ein Bildempfangsblatt überträgt und hierauf gegebenenfalls das entwickelte oder übertragene
Bild mit einer Heizeinrichtung, z. B. einer Heizwalze, erhitzt und trocknet. Im letztgenannten Verfahren wird
andererseits ein permanentes Bild dadurch erhalten, daß man ein auf die beschriebene Weise erzeugtes latentes
elektrostatisches Bild mit einem Pulverentwickler (Toner) entwickelt, das Bild gegebenenfalls auf ein Bildempfangsblatt
überträgt und hierauf mit einer Heizeinrichtung, z. B. einer Heizwalze, thermisch fixiert. Daneben ist
auch ein Verfahren bekannt, bei dem ein latentes, elektrostatisches Bild auf einem elektrostatischen Aufzeichnungsmaterial
(dielektrisches Material) anstelle eines elektrophotographischen Materials erzeugt wird. Im
folgenden werden sowohl elektrophotographische als auch elektrostatische Aufzeichnungsimaterialien als »zu
entwickelnde Materialien oder Elemente« bezeichnet
Beim Naßverfahren tritt ein stark riechende Lösungsmitteldämpfe enthaltendes Abgas aus dem Naßkopierer
aus, da der zum Entwickeln verwendete Suspensionsentwickler große Lösungsmittelmengen enthält, die im
wesentlichen aus paraffinischen oder isoparaffinischen Kohlenwasserstoffen bestehen. Diese Lösungsmitteldämpfe
entstehen hauptsächlich beim Verdampfen des Lösungsmittels, das an dem zu entwickelnden Material
haftet, in der Entwicklungsstufe oder des Lösungsmittels, das an dem Bildempfangsblatt haftet, in der Obertragungsstufe.
Zusätzlich verdampft aber auch das Lösungsmittel, das an der Entwicklungseinheit oder dergleichen
haftet. Diese Verdampfung nimmt noch zu, wenn das zu entwickelnde Material oder das Bildempfangsblatt in
der Trocknungsstufe mit einer Heizeinrichtung erhitzt und getrocknet werden.
Gewöhnlich treten die Lösungsmitteldämpfe enthaltenden Abgase ohne besondere Behandlung aus der
Kopiermaschine aus. Aus Gründen des Umweltschutzes und der Arbeitsplatzbelastung ist e:s daher problematisch,
wenn kleine Räume beim Betrieb einer Kopiermaschine mit hoher Geschwindigkeit selbst bei Belüftung
des Raumes in kurzer Zeit mit hochkonzentrierten Lösungsmittelgasen gefüllt werden, oder wenn die Maschine
ohne Belüftung des Raumes betrieben wird. Zur Lösung dieses Problems sind bereits verschiedene Vorschläge
gemacht worden, z. B. (1) die Verwendung einer Umkehr-Quetschwalze zur Verringerung der Lösungsrrittelmenge,
die an dem*zu entwickelnden Material haftet, wodurch die Menge der in dem Abgas enthaltenen
Lösungsmitteldämpfe verringert wird (siehe z. B. US-PS 39 07 423 und DE-PS 23 61 833), (2!) das Einleiten der
Abgase, die in einer Luftleitung gesammelt worden sind, in eine Adsorbensschicht, um die Lösungsmitteldämpfe
zu adsorbieren, (3) das Einleiten der Abgase in ein hochsiedendes Lösungsmittel, um ebenfalls die Lösungsmitteldämpfe
zu adsorbieren, (4) das Durchleiten der Abgase durch einen Kondensator, um verflüssigte Lösungsmit-
teldämpfe daraus abzutrennen (siehe z. B. US-PS 31 30 079), (5) die Umwandlung der in dem Abgas enthaltenen
Lösungsmitteldämpfe in eine andere Substanz durch Umsetzen mit einer reaktiven Verbindung usw. Die
Methode (1) hat jedoch noch Probleme hinsichtlich der Bildqualität; d. h. die erhaltene Kopie weist eine
schlechte Bilddichte auf und außerdem sind große Bildbereiche ungleichmäßig. Die Methode (2) hat den
Nachteil, daß die Adsorptiensleistung gering ist Die Methode (3) hat den Nachteil, daß die Adsorptionsleistung
noch schlechter ist als bei der Methode (2). Bei der Methode (4) ist eine komplizierte, großdimensionierte und
entsprechend kostspielige Vorrichtung erforderlich. Bei der Methode (5) besteht das Problem, daß andere
Übelriechendr Substanzen entstehen können.
Beim Trockenverfahren treten ebenfalls übelriechende Abgase aus der Kopiermaschine aus. Die in dem
Abgas enthaltenen geruchsbildenden Substanzen, die bei der thermischen Fixierung des Toners entstehen,
haben eine andere Zusammensetzung als die der Abgase aus Naßkopierern. Sie umfassen z. B. jene, die aus den
Tonerteilchen und den elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien (verschiedene Harze) entstehen,
z. B. restliche Lösungsmittel, nicht umgesetzte Monomere und deren Zersetzungsprodukte sowie restliche
Lösungsmittel, die in den Aufzeichnungsmaterialharzen enthalten sind. Ferner umfassen sie solche, die aus den
Oberflächenmaterialien der Heizwalzen (Siliconharze) entstehen, z. B. restliche Polymerisationskatalysatoren,
Siliconöle und dergleichen. In jedem Fall entstehen diese geruchsbildenden Substanzen in großem Ausmaß,
wenn Hochgeschwindigkeitskopiermaschinen, insbesondere solche mit BlitzFixierung, angewandt werden. Zur
Behandlung dieser Abgase aus Trockenkopierern sind bisher kaum Vorschläge gemacht worden, wie dies im
Falle von Naßkopierern der Fall ist Es ist lediglich ein Adsorptionsverfahren ähnlich der Methode (2) vorgeschlagen
worden, in dem Aktivkohle aäs Adsorbens verwendet wird. Diese Methode hat jedoch aen Nachteil, daß
Aktivkohle eine kurze Gebrauchsdauer hat md früher als üblich ausgetauscht werden muß. Außerdem sind zum
Sammeln der Abgase großdimensionierte Luftleitungen erforderlich, so daß die Kopiermaschinen entsprechend
groß werden.
Ziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung von Abgasen aus elektrophotographischen
Kopiermaschinen bereitzustellen, bei denen in Naßkopierern erzeugte Lösungsmitteldämpfe
mit Hilfe eines Katalysators zu geruchlosen Substanzen zersetzt werden, so daß mit hoher Geschwindigkeit
ohne Geruchsbelästigung kopiert werden kann; bei denen keine Notwendigkeit besteht, die Menge des an dem
zu entwickelnden Material haftenden Entwicklers bei Naßkopierern zu beschränken; bei denen in Naßkopierern
erzeugte Lösungsmitteldärnpfe mit Hilfe einfacher und kleiner Vorrichtungen in geruchlose Substanzen überführt
werden können; und bei denen in Trockenkopierern erzeugte übelriechende Abgase in kurzer Zeit
geruchsfrei gemacht werden können, ohne daß die Maschine größer dimensioniert werden muß.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von Abgasen durch Kontaktieren mit einem erhitzten
Oxidationskatalysator ist dadurch gekennzeichnet, daß man Abgase aus einer elektrophotographischen Kopiermaschine,
die beim Entwickeln eines Elementes mit einem Entwickler, beim Übertragen des entwickelten Bildes
auf ein Bildempfangsblatt und/oder beim Erhitzen eines Kopiermaterials aus dem entwickelten Element oder
dem Bildempfangsblatt entstehen, während des Erhitzern des Kopiermaterials in der Heizstufe mit dem Oxidationskatalysator
in Kontakt bringt und geruchsfrei macht
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch ein Oxidationskatalysatorbett zum Oxidieren
von Abgaben aus einer Einheit zum Entwickeln eines Elementes mit einem Entwickler, einer Einheit zum
Übertragen des entwickelten Bildes auf ein Bildempfangsblatt und/oder einer Heizeinheit für ein Kopiermaterial
aus dem entwickelten Element oder dem Bildempfangsblatt und eine Heizeinrichtung für das Oxidationskatalysatorbett
Erfindungsgemäß können übelriechende Gase, z. B. Lösungsmitteldämpfe, die in Naß- oder Trockenkopierern
erzeugt werden, zu geruchlosen Substanzen zersetzt werden. Das erfindungsgemäß behandelte Abgas kann
daher in den Arbeitsraum oder die Luft abgeleitet werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert Es zeigen
F i g. 1 und 2 Ausführungsformen von erfindurgsgemäßen Behandlungsvorrichtungen, die in die Trocknungseinheit eines Naßkopierers eingebaut oder damit kombiniert sind.
Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: Kopiermaterial 1, Führungswalze 2, Heizeinrichtung 3, 3',
Katalysatorbett 4,4', Walze 5 zur Verhinderung des Ausströmens von erzeugven Gasen und zum Fördern des
Kopiermaterial, Thermistor 6, Saugpumpe 7, Förderband 8, Förderwalze 9, Walze 10 zum thermischen Fixieren
und Fördern des Kopiermaterials, Reflektor 11, Blitzlampe 12, Abdeckung 20 bis 29.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Gegenwart eines erhitzten Katalysators durchgeführt. Vorzugsweise
wird der Katalysator auf eine Temperatur von etwa 150 bis 3500C erhitzt, d. h. auf eine ähnliche Te:nperatuv,
wie das zu entwickelnde Material oder das Bildempfangsmaterial in der Heizstufe, d. h. der Trocknungs- oder
Fixierstufe. Der Katalysator muß erhitzt werden, um ihn zu aktivieren. Zum Erhitzen des Katalysators können
externe und/oder interne Heizsysteme angewandt werden. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße
Verfahren nicht nur bei Kopiermaschinen mit einer Trocknungs- oder Fixiereinheit durchgeführt werden,
sondern auch bei Maschinen ohne derartige Einheiten. Führt man jedoch das erfindungsgemäße Verfahren in
einer erstgenannten Maschine durch, so wird vorzugsweise zumindest ein Teil der Wärme in der Trocknungs-
oder Fixiereinheit zum Erhitzen des Katalysators genutzt. Wenn anstelle des Ausdrucks »zumindest ein 'feil der
Wärme« der Ausdruck »die gesamte Wärme« verwendet wird, bedeutet dies, daß ein und dieselbe gemeinsame
Wärmequelle für den doppelten Zweck des Trocknens oder Fixierens des Kopiermaterials und das Erhitzen des
Katalysators genetzt wird. In diesem Fall wird das erfindungsgemäße Verfahren in beigeordneter Weise während
der Trocknungs- oder Fixierstufe durchgeführt. Im Falle von Naßkopierern wird vorzugsweise zumindest
ein Teil der Wärme, die zum Erhitzen des Katalysators verwendet wird, zum Trocknen des Kopiermaterials
eenutzt. das die Maschine verläßt, da dieses KoDiermaterial noch etwas feucht ist.
Erfindungsgemäß verwendbare Oxidationskatalysatoren sind ζ. Β.
Mn2O3-Co1O4, Mn2O3-NiO, Mn2O3-Fe2O3, Mn2O3-CuO,
Mn2O3-ZnO, NiO-^-AI2O3, NiO-SiO2, NiO2-SiO2,
V2O3-AI2O31Cr2O3-Z-AI2O31Cr3O4-Z-AI2O31Co3O4-Z-AI2O3,
Mn2O3-ZnO, NiO-^-AI2O3, NiO-SiO2, NiO2-SiO2,
V2O3-AI2O31Cr2O3-Z-AI2O31Cr3O4-Z-AI2O31Co3O4-Z-AI2O3,
Mn2O3-Z-AI2O3, Pt-Z-AI2O3, NiO-Cr2O31ZnO-Cr2O3,
CO3O4-CuO1Pd-Z-AI2O31Cu2Cr2Os-Z-AI2O31NiO-Pd,
Co3O4, Mn2O3, Cr2O3. NiO, Fe2O3, TiO2, MoO2, PbO und ZnO.
CO3O4-CuO1Pd-Z-AI2O31Cu2Cr2Os-Z-AI2O31NiO-Pd,
Co3O4, Mn2O3, Cr2O3. NiO, Fe2O3, TiO2, MoO2, PbO und ZnO.
Diese Katalysatoren werden im Einsatz auf übliche Träger aufgebracht, z. B. Aluminiumoxid, Siliciumdioxid,
Diatomeenerde oder Tone. Die Struktur und Konfiguration der Katalysatoren unterliegt keiner bestimmten
Beschränkung, jedoch werden normalerweise Katalysatoren mit Wabenstruktur verwendet.
Im folgenden wird die Abgasbehandlungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
näher erläutert. Die F i g. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen
aus einem Naßkopierer (mit oder ohne Trocknungseinheit) insbesondere Lösungsmitteldämpfen. Die in den
F i g. 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen sind beide in Kombination mit einer Trocknungseinrichtung verwendbar.
Im Falle der Vorrichtung von F i g. 1 wird jedoch ein Katalysatorbett 4, das eine poröse Wabenstruktur hat und
in dem eine Heizeinrichtung 3 untergebracht ist, als Ersatz für den Tci! angewandt, der normalerweise der
Heizplatte in einer Trocknungseinheit entspricht. In F i g. 1 wird ein Kopiermaterial 1 mit einer Führungswalze 2
aus einer (nicht gezeigten) Übertragungs- oder Entwicklungseinheit in die Vorrichtung eingeführt und durch
eine Heizeinrichtung 3 sowie ein durch diese Heizeinrichtung 3 erhitztes Katalysatorbett 4 erhitzt und getrocknet.
Der zu diesem Zeitpunkt entwickelte Lösungsmitteldampf wird gegebenenfalls zusammen mit dem Lösungsmitteldampf,
der aus der Übertragungseinheit und/oder der Entwicklungseinheit stammt, mit einer stromabwärts
von dem Katalysatorbett 4 angeordneten Saugpumpe 7 angesaugt und tritt in das Bett 4, so daß es mit
dem Katalysator in Berührung kommt. Da der Katalysator dieses Katalysatorbettes vorher erhitzt und aktiviert
worden ist, werden die Lösungsmitteldämpfe direkt beim Kontakt mit dem Katalysator zu geruchlosen Substanzen
zersetzt. In diesem Zusammenhang bedeutet das Bezugszeiev-ώη 5 eine Walze, die das Ausströmen der
entwickelten Gase verhindert und das Kopiermaterial fördert, während 6 einen Thermistor und 20, 21 Abdekkungen
bedeuten, die das Ausströmen des Abgases verhindern. Die Vorrichtung von F i g. 1 ist mit einer
Saugpumpe für das Abgas ausgerüstet. Demgegenüber weist die Vorrichtung von Fig.2 einen ähnlichen
Aufbau wie die Vorrichtung von F i g. 1 auf, da das durch eine externe Heizeinrichtung 3' erhitzte Katalysatorbett
4' als Ersatz für die normalerweise in der Trocknungseinheit verwendete Heizplatte dient, jedoch unterscheidet
sie sich von der Vorrichtung von F i g. 1 durch die Abwesenheit einer Saugpumpe. Die Vorrichtung von
F i g. 2 ist somit so konstruiert, daß die beim Erhitzen erzeugten Lösungsmitteldämpfe spontan aufgrund ihres
eigenen Auftriebs mit dem Katalysator 4' in Berührung kommen, durch diesen hindurchtreten und aus der
Maschine ausströmen. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die Vorrichtung von F i g. 2, in der der
Katalysator durch eine externe Heizeinrichtung erhitzt wird, einen höheren thermischen Wirkungsgrad in dem
Katalysatorbett ermöglicht als die Vorrichtung von F i g. 1. Dies hat seinen Grund darin, daß in der erstgenannten
Vorrichtung das Katalysatorbett 4' erhitzt werden kann und ferner die aus dem Kopiermaterial entwickelten
übelriechenden Gase nochmals durch die Heizeinrichtung 3' erhitzt werden können, bevor sie das Katalysatorbett
erreichen und in dieses eintreten. Das Bezugszeichen 8 bedeutet ein Förderband für das Kopiermaterial, 9
ist eine Förderwalze und 22, 23 stellen Abdeckungen dar. Di>_ Vorrichtungen der F i g. 1 und 2 verwenden somit
eine gemeinsame Wärmequelle zum Erhitzen des Katalysators und zum Trocknen des Kopiermaterials.
In einem 25 m3 großen nichtbelüfteten abgeschlossenen Raum, der bei 22°C/65% rF gehalten wird, wird mit
einem handelsüblichen Naßkopierer in den die Vorrichtung von F i g. 1 eingebaut ist 20 Minuten kontinuierlich
kopiert Die Heizeinrichtung wird auf eine Temperatur von 200±10°C eingestellt und als Katalysator wird
Mn2O3-ZnO/A;2O3 verwendet Die Messung der in den Raum austretenden Lösungsmittelmenge ergibt einen
Wert von nur 25 ppm.
Ähnlich gute Ergebnisse werden erzielt wenn man anstelle von Aluminiumoxid Siliciumdioxid, Diatomeenerde
bzw. Tonerde als Katalysatorträger verwendet Als Lösungsmittel wird ein isoparaffinischer Kohlenwasserstoff
mit einem Siedepunkt von 174bis 1800C eingesetzt
Kopien man andererseits mit einem herkömmlichen Naßkopierer, der keine Behandlungsvorrichtung aufweist
so wird in den Raum eine Lösungsmittelmenge von 200 ppm abgegeben.
Das Verfahren von Beispiel 1 wird unter Verwendung eines Mn2O3-Fe2O3ZAl2O3-KaIaIySaIOrS wiederholt
wobei die in den Raum austretende Lösungsmittelmenge nur 10 ppm beträgt Ähnlich gute Ergebnisse werden
bei Verwendung von Siliciumdioxid, Diatomeenerde bzw. Tonerde als Katalysatorträger erhalten.
Beispiele 3bis7
Das Verfahren von Beispiel 1 wird unter Verwendung der in der folgenden Tabelle genannten Katalysatoren
wiederholt Die Ergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle genannt Zum Vergleich sind auch die mit dem herkömmlichen
Verfahren erzielten Ergebnisse angegeben.
Katalysatorzusammensetzung Lösungsmittelmenge : ;
(ppm)
'ji
Beispiel 3 NiO-Pd-Aluminiumoxid 25 |
Beispiel 4 Cu2Cr2O5-/-Al2O3-Diatomeenerde 15 pj
Beispiel5 Mn2O3-CuO-Aluminiurnoxid 30 Vj
Beispiel 6 Pt-/-Al2O3-Diatomei:nerde 65*) 1^
Beispiel 7 Co3O4-/-Al2O3-Dialomeenerde 105*)
bekanntes — 200
Verfahren ''
*) Isoparaffinischcr Kohlenwasserstoff mit einem Siedebereich von 161 bis I73°C. -j
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Verfahren zum Behandeln von Abgasen durch Kontaktieren mit'einem erhitzten Oxidationskatalysator,
dadurch gekennzeichnet, daß man Abgase aus einer elektrophotographischen Kopiermaschine,
die beim Entwickeln eines Elementes mit einem Entwickler, beim Obertragen des entwickelten Bildes auf ein
Bildempfangsblatt und/oder beim Erhitzen eines Kopiermaterials aus dem entwickelten Element oder dem
Bildempfangsblatt entstehen, während des Erhitzens des Kopiermaterials in der Heizstufe mit dent Oxidationskatalysator
in Kontakt bringt und geruchsfrei macht
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator zumindest teilweise durch die
ίο Wärmequelle zum Erhitzen des Kopiermaterials in der Heizstufe erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen des Kopiermaterials mit
Hilfe der Wärme aus der Wärmequelle in Kombination mit der Wärme aus dem erhitzten Katalysator
erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadun h gekennzeichnet, daß man den Katalysator auf eine
Temperatur von 150 bis 350" C erhitzt
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geruchsquelle ein
Lösungsmittel ist
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator eine poröse
Wabenstruktur hat
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas in den Katalysator
hinein und durch ihn hindurch gesaugt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Oxidationskatalysatorbett
(4, 4') zum Oxidieren von Abgasen aus einer Einheit zum Entwickeln eines Elementes mit
einem Entwickler, einer Einheit zum Obertragen des entwickelten Bildes auf ein Bildempfangsblatt und/oder
einer Heizeinheit für ein Kopiermaterial aus dem entwickelten Element oder dem Bildempfangsblatt und
eine Heizeinrichtung (3,3') für das Oxidationskatalysatorbett
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (3') außerhalb des
Oxidationskatalysatorbetts (4') so angeordnet ist, daß sie gleichzeitig das Kopiermaterial erhitzt
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet daß sie zusätzlich eine Saugeinrichtung
(7) aufweist, die das Abgas in das Katalysatorbett (4,4') hinein und durch es hindurchsaugt
11. Vorrichtung nach eineiri der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatorbett (4,
4') eine poröse Wabenstruktur hat
Applications Claiming Priority (1)
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