JP2006091267A - 回収液晶材料の亜鉛除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶パネルから取り出した液晶材料を再利用するための処理方法において、液晶材料から亜鉛を効率良く低減させることが可能な処理方法を提供する。
【解決手段】 液晶材料を塩酸水溶液と接触させる工程及びカラムクロマトグラフィー工程を有することを特徴とする亜鉛の除去方法。本願発明の方法は、回収液晶材料、特にパネル粉砕物からの回収液晶材料に含まれる無機不純物、特に亜鉛を効率良く除去することができる。これによって回収液晶材料を再利用することが容易になる。又、本願発明の方法は、アクティブマトリクス用液晶材料からの液晶材料の再使用も可能となり、廃棄液晶表示素子による環境負荷の低減に有効である。
【選択図】 なし

Description

本発明は液晶パネルの製造工程で排出される不良パネルや市場で廃棄された液晶表示素子に利用されている液晶パネル中に含まれる液晶材料を再利用する際、含有する亜鉛を低減するための処理方法に関する。

液晶表示素子は人とコンピュータ等とのインターフェースとして様々な用途に使用されており、その生産量及び市場での使用量は急激に増大している。それに伴い、液晶表示素子の生産量に対応する量の使用済み液晶表示素子の発生が予想される。液晶表示素子は従来型の表示装置であるCRTとは異なった部材により構成されているため、従来とは異なる方法により廃棄する必要がある。又、最近の環境意識の高まりから、環境に負担をかけない廃棄方法や、廃棄する量をできる限り削減し再使用できる部材を積極的に再利用する方法も検討されている。

液晶材料の再利用も検討されている。特に、アクティブマトリクス用液晶材料においては、電圧保持率を十分高い値とする必要がある。電圧保持率とは液晶材料の性能指標の一つで、いわばコンデンサを構成する誘電体材料として如何に優れているかを示すものである。液晶材料の回収時に無機物質の不純物が混入すると電圧保持率が悪化してしまうので、アクティブマトリクス用液晶材料を再利用するためには回収時に混入する無機物質を効率良く除去する必要がある。

一方、廃液晶パネルの処理方法として、粉砕処理が提案されている（特許文献 １）。この粉砕物から液晶材料を回収する事が回収コストの点から合理的であるが、粉砕時に多くの無機不純物が混入するという問題があった。

液晶材料に存在する無機不純物を低減する精製方法として、酸性水溶液と接触させる方法が提案されている（特許文献 ２）。しかしながら、開示された方法は、再利用を前提とした回収液晶材料を対象としたものでなく、新品の液晶材料中の無機物を対象としたものである。回収液晶材料中に含まれる無機不純物の量は、新品の液晶材料中に含まれる無機不純物と比較して極めて多く、含有する金属も異なっているため、該特許文献記載の方法では十分な効果をあげることができないという問題があった。さらに、無機不純物には金属イオンだけでも相当な種類があり、どの金属をどの程度除去すれば回収液晶を再使用することができるかは明らかではない。また、該特許文献には、液晶材料を含有する有機層と酸性水溶液とを接触させることにより無機不純物を液々抽出する処理を複数回行うことにより、無機不純物の低減を図っているが、このような液々抽出は、激しい攪拌のあと、有機層と水層が明確に分離するための静置する時間が必要であり、複数回の処理は多大な時間を必要とするという問題があった。

特開２０００−８４５３１号公報 特開平９−２９１２８１号公報

本発明の目的は、液晶パネルから取り出した液晶材料を再利用するための処理方法において、液晶材料から亜鉛を効率良く低減させることが可能な処理方法を提供することにある。

本願発明者らは、廃棄液晶パネルの粉砕物の分析により、回収液晶材料には亜鉛が多く混入することを見出した。又、前述の特許文献２には、酸性水溶液により液晶材料を洗浄し、金属イオンをを除去する際の好ましい例として蓚酸水溶液が具体例として開示している、しかしながら当該引用文献記載の方法では亜鉛を効果的に除去することは困難であった。

これらの問題を解決すべく鋭意検討した結果、亜鉛を効率良く除去するためには、塩酸水溶液との接触が有効であり、さらに、カラムクロマトグラフィーとの組み合わせにより液晶材料から再使用可能な状態まで亜鉛を低減できることを見出し本願発明の完成に至った。

即ち、本願発明は、液晶パネルから取り出した液晶材料を再利用するための処理方法において、液晶材料を塩酸水溶液と接触させる工程及びカラムクロマトグラフィー工程を有することを特徴とする亜鉛の除去方法を提供する。

塩酸水溶液と接触させる液々抽出による無機不純物の低減手段は、液晶材料中に無機不純物が500ppm以上含まれている場合、その大半を除去するのに効率的であるものの、無機不純物が50ppm以下の場合は必ずしも効率的でない。カラムクロマトグラフィーによる無機不純物の低減手段は、無機不純物が50ppm以下の場合には容易に1ppm以下まで除去できるものの、500ppm以上含まれている場合は除去が困難である。以上のことから、液晶材料と塩酸水溶液とを接触させることにより、液晶材料中に含有される大部分の無機不純物を塩酸水溶液層に移行させ、この処理により除去しきれなかった無機不純物をカラムクロマトグラフィーにより完全に除去する手段が回収液晶材料中に多く含有される無機不純物の除去に最も有効、かつ効率的である。

回収液晶材料、特にパネル粉砕物からの回収液晶材料に含まれる無機不純物、特に亜鉛を効率良く除去することができる。これによって回収液晶材料を再利用することが容易になる。

以下に本発明の一例について説明する。回収液晶材料と塩酸水溶液とを接触させる工程は、液晶材料そのものと塩酸水溶液と接触させてもよいが、液晶材料を有機溶媒に溶解させた状態で塩酸水溶液と接触させるのが好ましい。有機溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼンなどが好ましく、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン等の低極性の炭化水素系溶媒が特に好ましい。有機溶媒を用いる場合の回収液晶材料の濃度は１０から８０％が好ましく、１５から７０％が更に好ましく、２０から６０％が特に好ましい。

回収液晶材料と塩酸水溶液とを接触させることによる、無機不純物の液々抽出に際して接触面積の確保は効率を左右するため重要であり、十分な攪拌が必須である。攪拌時の温度は１０℃から１５０℃の間に設定するのが好ましい。特に、回収液晶材料、有機溶剤、塩酸水溶液からなる混合物を十分に攪拌しながら加熱環流させるのが好ましい。

塩酸水溶液の濃度は５から３０％が好ましく、７から２５％がさらに好ましく、９から２０％が特に好ましい。塩酸水溶液としては、無機不純物の含有量が少ないものを使用するのが好ましい。この点から電子工業用とされる塩酸水溶液、例えば関東化学株式会社製の電子工業用塩酸水溶液が好ましい。水溶液を構成する水は超純水を用いるのが好ましい。塩酸水溶液の容量は、回収液晶もしくは有機溶媒の容量の０．１から１０倍の容量が好ましく、０．２から５倍の量が更に好ましい。
塩酸水溶液との接触の後は、超純水との接触を行い、回収液晶材料中に残留する塩酸を除去するのが好ましい。この場合にも十分な攪拌が好ましい。攪拌時の温度は１０℃から１００℃の間に設定するのが好ましい。

カラムクロマトグラフィーの充填剤としてはシリカゲル、アルミナ等が挙げられるが、シリカゲルが好ましい。順相系と逆相系カラムクロマトグラフィーがあるが、本発明の処理方法としては順相系が好ましい。充填剤は回収液晶の質量に対して、０．２倍〜１０倍の質量を使用することが好ましく、０．５〜５倍の質量を使用することが更に好ましく、１倍〜２倍の質量を使用することが特に好ましい。流出溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼンなどが好ましく、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン等の低極性の炭化水素系溶媒が特に好ましい。

本願発明の方法により、回収液晶中の亜鉛の含有量を、１ｐｐｍ以下に低減することができるが、２ｐｐｂ以下とすることがより好ましい。

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（参考例１） 液晶材料の回収
市中に出回ったアクティブマトリクス液晶ディスプレイからディスプレイパネルを取り出し、そのディスプレイパネルを金槌で1cm角程度まで粉砕した。この粉砕物10kgをトルエン2000mlで3回洗浄した。このトルエン洗浄液（計6000ml）を減圧留去して回収物（Ａ）を11g得た。この回収物は濃い紫色に着色しており、液晶相は示さなかった。この回収物には以下の式（e-1）から式（e-60）の化合物が含有されていた。

（実施例）
（塩酸水溶液との接触）
参考例１の回収物（A）に含有される亜鉛の濃度をICP（誘導結合プラズマ）発光分析により測定したところ989ppmであった。3.5gの回収物（A）を15mlのトルエンに溶解させた。これを、30mlの10%塩酸水溶液とともに分液ロートに入れて、激しく20回振とうした。静置して有機層と水層の境界が明確になってから、水層を除いた。次に分液ロートに30mlの超純水を加え、激しく20回振等した。静置して有機層と水層の境界が明確になってから、水層を除いた。得られた有機層に含有される有機溶媒を減圧留去して、3.4gの回収物（B）を得た。回収物（B）に含有される亜鉛の濃度をICP発光分析により測定したところ23ppmであった。
（カラムクロマトグラフィー）
回収物（B）3.4を3.4gのシリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィー（流出溶媒：ヘキサン）によって原点成分の除去、及び着色成分の除去を行った。得られた回収物（C）は3.1gで、ネマチック液晶であった。ネマチック−等方性液体相転移温度TNIは92℃、複屈折率は0.0867、誘電率の異方性は4.3であった。80℃での電圧保持率は94.9%で、イオン密度は86pC/cm²であった。回収物（C）に含有される亜鉛の濃度をICP発光分析により測定したところ、検出限界（１．２ｐｐｂ）以下であった。

（比較例）
回収物（Ａ）3.5gの回収物（A）を15mlのトルエンに溶解させた。これを、30mlの5%シュウ酸水溶液とともに分液ロートに入れて、激しく20回振とうした。静置して有機層と水層の境界が明確になってから、水層を除いた。次に分液ロートに30mlの超純水を加え、激しく20回振等した。静置して有機層と水層の境界が明確になってから、水層を除いた。得られた有機層に含有される有機溶媒を減圧留去して、3.3gの回収物（D）を得た。回収物（D）に含有される亜鉛の濃度をICP発光分析により測定したところ96ppmであった。回収物（D）は液晶性を示さなかった。

以上の実施例と比較例から明らかなように、塩酸水溶液との接触とカラムクロマトグラフィーとの組合せによって、亜鉛を効果的に除去できることがわかる。

Claims (3)

1. 液晶パネルから取り出した液晶材料を再利用するための処理方法において、液晶材料を塩酸水溶液と接触させる工程及びカラムクロマトグラフィー工程を有することを特徴とする亜鉛の除去。
2. 塩酸水溶液の濃度が５から３０％である請求項１記載の方法。
3. 塩酸水溶液と接触させる工程において、液晶材料の炭化水素溶液で塩酸水溶液と接触させる請求項１記載の方法。