CN105624407A - 一种液态金属印刷电路的回收方法及回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液态金属印制电路的回收方法，该方法包括以下步骤：将待回收的液态金属印制电路去除封装，然后将去除封装的电路批量置于分拣液中形成混合料；对形成的混合料进行超声处理或机械振荡处理，使液态金属印制电路中的液态金属导电线路与有机聚合物基板、电子元器件相互脱离形成混合物；对形成的混合物进行离心、过滤、分流；最终分离出液态金属、电子元器件、有机聚合物基板材料及分拣液。本发明还公开了所述的液态金属印制电路的回收方法所使用的系统，该系统包括：放料池、分拣池、离心池、过滤池、分流池。本发明利用液态金属独特的物理特性，流程简单、节能环保、回收效率高，适于工业领域对于液态金属印制电路的大批量回收。

Description

一种液态金属印刷电路的回收方法及回收系统
技术领域
本发明涉及资源回收技术领域，更具体涉及一种液态金属印制电路的回收方法及回收系统。
背景技术
液态金属是一系列低熔点金属及合金材料的统称，由于兼具导电性与流动性，因此可以直接将其印制于各类基材表面，实现电子线路的增材制造。相对于传统覆铜印制电路的加工，液态金属印制电路速度快、适于多种基材且具有柔性；此外，液态金属印制电路相对传统的铜腐蚀电路，加工过程更加节能环保，在回收上也具有独特优势。
传统的覆铜印制电路的回收主要包括机械物理分离法、热处理技术、湿法冶金技术等方式。机械物理分离法(发明专利CN201310003383.3)主要包括机械破碎、风选、静电吸附、离心等，但这些过程只能够将线路板制成颗粒，并不能实现基材与金属的有效分离；热处理技术(发明专利CN201310430840.7)虽然能够有助于回收电路板上的焊锡(熔点在200-400℃之间)，但是对于线路板中最主要的导电金属(铜、金等)，则由于熔点过高而无法实用；湿法冶金技术则是利用化学反应(发明专利CN201310583886.2)或生物发酵(发明专利CN201310457250.3)的方法，将导电金属材料转换成溶液中的离子再重新提炼，工艺流程较为繁琐且存在重金属离子污染的风险。
相对而言，液态金属的熔点普遍较低，在室温下具有良好的流动性，在与乙醇、酸、碱等溶液相互作用时，还会由于表面张力而自动收缩团聚，且密度又与水溶液及有机聚合物基板材料有较大差异，因此，液态金属印制电路的回收相较于传统印制电路的回收可以更加节能、环保和高效。所以，需要开发出液态金属印制电路的回收方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题就是如何高效、全面、环保、方便回收液态金属材料印制电路，而提供一种液态金属材料印制电路的回收方法及系统。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液态金属印制电路的回收方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将待回收的液态金属印制电路去除封装，然后将去除封装的电路批量置于分拣液中形成混合料；
步骤二：对步骤一形成的混合料进行超声处理或机械振荡处理，使液态金属印制电路中的液态金属导电线路与有机聚合物基板、电子元器件相互脱离形成混合物；
步骤三：对步骤二形成的混合物进行离心、过滤、分流；最终分离出液态金属材料、电子元器件、有机聚合物基板材料及分拣液。
优选地，所述的液态金属材料为熔点在200℃以下的低熔点金属或合金及这些金属或合金与各类导电纳米或微米颗粒的混合物。
优选地，所述的低熔点金属或合金为镓、铟、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锌合金、镓铟锡锌合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋铟锡锌合金的一种或几种。
优选地，所述的有机聚合物基板为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、环氧树脂(EP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的一种或几种高分子聚合物制成的平面或曲面材料。
优选地，所述的去除封装是去除掉覆盖于液态金属材料印制电路表面的硅胶、乳胶、硫橡胶、聚合物漆的一种或几种。
优选地，所述的分拣液为乙醇、酸、碱的水溶液，优选分拣液为0.1-0.5mol/L的氢氧化钠水溶液。
优选地，所述离心的转速为100-500r/min，离心时间为1-30min。
优选地，所述过滤采用金属或非金属滤网，为两级过滤；第一级过滤采用直径5-10mm网眼，分离出有机聚合物基板及较大的电子元器件；第二级过滤采用直径0.1-1mm网眼，分离出较小的电子元器件；经过两级过滤后剩余液态金属与分拣液的混合料。
优选地，所述的分流是通过抽取或阀门分流的方式，对自动分层的液态金属材料与分拣液进行最终的分离；分离得到的分拣液再重复使用。
本发明还提供了所述液态金属材料印制电路的回收方法所使用的系统，所述系统包括：放料池、分拣池、离心池、过滤池、分流池；所述放料池汇总待回收的液态金属材料印制电路，放料池中安装有去除封装的破碎齿、毛刷和鼓风机；所述分拣池汇总去除封装的液态金属材料印制电路，且和所述分拣池中注入的分拣液形成混合料，所述分拣池中安装有超声处理装置或机械振荡处理装置；所述离心池中安装有离心机，用于对分拣池处理后的混合料进行离心处理；所述过滤池安装有两级滤网，第一级滤网网眼直径为5-10mm，第二级滤网网眼直径为0.1-1mm，用于分离进行离心处理后的混合料；所述分流池用于盛放经过过滤后的混合料，所述分流池中安装有抽取装置或分流阀门，对液态金属材料与分拣液进行最终的分离；所述各池间通过阀门或闸板相连或通过传送装置连接。
(三)有益效果
本发明提供的液态金属印制电路回收方法及系统，利用液态金属独特的物理特性，流程简单、节能环保、回收效率高，适于工业领域对于液态金属印制电路的大批量回收，在本领域中本发明的方法和系统在国内外尚无报道。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明液态金属印制电路回收方法的流程示意图；
图2是本发明液态金属印制电路回收系统的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例所使用的液态金属印制电路回收系统由放料池、分拣池、离心池、过滤池及分流池组成，液态金属为镓铟合金，聚合物基板材料为聚氯乙烯，封装为硅胶。
本实施例的液态金属印制电路回收方法如下：将待回收的液态金属印制电路首先投放入放料池，池中传送带会依次通过悬垂于传送带上方的破碎齿、毛刷以及置于侧方的鼓风机，从而将电路表面的封装硅胶破碎并吹出，封装去除后的液态金属印制电路抵达放料池的闸板，并落入分拣池。分拣池每隔10分钟注入一次0.2mol/L的氢氧化钠水溶液，并启动位于池底和池壁的超声振荡器，令分拣液与液态金属印制电路充分混合，并使基板材料、液态金属和电子元器件相互脱离；10分钟后，打开池底阀门，混合料流入离心池。离心池采用对称设计，待两个相对于离心轴对称的离心池都装满混合料后，离心池朝向轴心方向倾斜并启动离心，以300r/min的速度旋转10分钟后停止，离心池恢复垂直向上，并打开底部阀门，混合料先后流入过滤池。过滤池包含自上而下两级滤网，第一级滤网位于上方，滤网网眼直径为5mm，第二级滤网位于下方，滤网网眼直径为1mm，由离心池流下的混合料通过滤网，较小的元器件会留在第二级滤网表面，而有机聚合物基板和较大的元器件则会留在第一级滤网表面。经过过滤后的混合料直接流入分流池。将分流池中的混合料稍作静止，待液态金属与分拣液由于密度及张力差异充分分层并汇聚后，分别将两只抽水管插入分拣液层和液态金属层，将两种液体分别抽出，实现对液态金属的分离与回收，并将分离的分拣液返回重复利用。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：液态金属为铋铟合金，聚合物基板材料为聚苯乙烯，封装为乳胶。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：液态金属为镓铟锡锌合金，聚合物基板材料为环氧树脂，封装为硫橡胶。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种液态金属印制电路的回收方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：将待回收的液态金属印制电路去除封装，然后将去除封装的电路批量置于分拣液中形成混合料；
步骤二：对步骤一形成的混合料进行超声处理或机械振荡处理，使液态金属印制电路中的液态金属导电线路与有机聚合物基板、电子元器件相互脱离形成混合物；
步骤三：对步骤二形成的混合物进行离心、过滤、分流；最终分离出液态金属材料、电子元器件、有机聚合物基板材料及分拣液。
2.根据权利要求1所述的液态金属印制电路的回收方法，其特征在于，所述的液态金属为熔点在200℃以下的低熔点金属或合金及这些金属或合金与各类导电纳米或微米颗粒的混合物。
3.根据权利要求2所述的液态金属印制电路的回收方法，其特征在于，所述的低熔点金属或合金为镓、铟、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锌合金、镓铟锡锌合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋铟锡锌合金的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的液态金属印制电路的回收方法，其特征在于，所述的有机聚合物基板为聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、环氧树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的一种或几种高分子聚合物制成的平面或曲面材料。
5.根据权利要求1所述的液态金属印制电路的回收方法，其特征在于，所述的去除封装是去除掉覆盖于液态金属材料印制电路表面的硅胶、乳胶、硫橡胶、聚合物漆的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的液态金属印制电路的回收方法，其特征在于，所述的分拣液为乙醇、酸、碱的水溶液，优选分拣液为0.1-0.5mol/L的氢氧化钠水溶液。
7.根据权利要求1所述的液态金属印制电路的回收方法，其特征在于，所述离心的转速为100-500r/min，离心时间为1-30min。
8.根据权利要求1所述的液态金属印制电路的回收方法，其特征在于，所述过滤采用金属或非金属滤网，为两级过滤；第一级过滤采用直径5-10mm网眼，分离出有机聚合物基板及较大的电子元器件；第二级过滤采用直径0.1-1mm网眼，分离出较小的电子元器件；经过两级过滤后剩余液态金属与分拣液的混合料。
9.根据权利要求1-8任一项所述的液态金属印制电路的回收方法，其特征在于，所述的分流是通过抽取或阀门分流的方式，对自动分层的液态金属材料与分拣液进行最终的分离；分离得到的分拣液再重复使用。
10.权利要求1-9任一项所述的液态金属印制电路的回收方法所使用的系统，其特征在于，该系统包括：放料池、分拣池、离心池、过滤池、分流池；所述放料池汇总待回收的液态金属材料印制电路，放料池中安装有去除封装的破碎齿、毛刷和鼓风机；所述分拣池汇总去除封装的液态金属材料印制电路，且和所述分拣池中注入的分拣液形成混合料，所述分拣池中安装有超声处理装置或机械振荡处理装置；所述离心池中安装有离心机，用于对分拣池处理后的混合料进行离心处理；所述过滤池安装有两级滤网，第一级滤网网眼直径为5-10mm，第二级滤网网眼直径为0.1-1mm，用于分离进行离心处理后的混合料；所述分流池用于盛放经过过滤后的混合料，所述分流池中安装有抽取装置或分流阀门，对液态金属材料与分拣液进行最终的分离；所述各池间通过阀门或闸板相连或通过传送装置连接。
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