JP2007092138A - 電気電子機器用回路基板から金属を回収する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気電子機器用回路基板上の回路パターン形成や電子部品の取付けに用いられている金属材料をリサイクルする際に、安全性及び採算性の問題を伴わずに有用な金属材料を回収できる方法を提供する。
【解決手段】有機溶媒を収容した有機溶媒槽内に回路基板を浸漬することによって、回路基板を有機溶媒に接触させ、回路基板側の高分子材料、配線を被覆若しくは固定している側の高分子材料及び電子部品等を被覆もしくは固定している側の高分子材料を有機溶媒によって膨潤及び／又は溶解させ、有機溶媒中で比較的容易に崩壊させることによって、回路基板の金属材料を回収する。
【選択図】なし

Description

本発明は、使用済み電気電子機器用回路基板から有用な金属材料を回収する方法に関するものである。

一般に、電気電子機器用回路基板は、高分子材料（例えばエポキシ樹脂）製の基板上に銅等の導電性の金属材料によって回路パターンが形成され、そこに更に種々の導電性の接合材料によって、種々の電子部品（例えば、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、ＩＣチップ、電池等）が取り付けられている。更に、使用済み電気電子機器用回路基板は、電気機器又は電子機器を分解等する際にそれらの機器から取り外されるので、コネクタ等を介して、高分子材料によって固定されたワイヤーハーネス等が取り付けられた状態のものも少なくない。

近年、地球環境の保護の観点から資源のリサイクル技術が注目されており、また、政策的に産業界に対して資源のリサイクルが奨励されつつある。そこで、使用済み電気電子機器用回路基板に使用されている金属材料をリサイクルすることが種々検討されている。

例えば、上記の目的で、電気電子機器用回路基板を、燃焼を防止しつつ加熱又は焙焼して、該回路基板上の高分子材料を炭化等させ、該回路基板上に存在していた金属材料を回収する方法が、例えば、特開平０６−２５６８６３号公報、特開平０８−７１５２１号公報、特開平０９―０６７４６０号公報、及び特開平１１−１８８３３５号公報などから知られている。

その他に、同じ目的で、塩化第二銅を主成分とする廃エッチング液中に銅を溶解させる方法が特公平０３−２９３５号公報から知られている。また、回路基板をアルカリ性水溶液に浸漬させ、回路基板中に存在する樹脂成分を膨潤させることによって、金属材料を回収する方法が特開平９−２７１７４８号公報から知られている。
特開平０６−２５６８６３号公報 特開平０８−７１５２１号公報 特開平０９―０６７４６０号公報 特開平１１−１８８３３５号公報 特公平０３−２９３５号公報 特開平９−２７１７４８号公報

これらの方法の中で、加熱又は焙焼を行う方法を実施する場合には、加熱又は焙焼のための閉鎖し得るチャンバーの中に処理すべき回路基板を入れて、数百度、例えば２５０〜４５０℃程度の温度で加熱又は焙焼するのであるが、回路基板にはコンデンサや電池等のそれ自体が密閉構造を有する部品が取り付けられており、その内容物が突沸等することによって、コンデンサ等が破裂または爆発し得る（以下、爆発現象と称する）という問題点があった。チャンバー内で爆発現象が生じると、作業従事者の安全性が損なわれたり、チャンバー壁を損傷したり、或いは爆発音を発生するため、そのリサイクル処理施設の周囲環境に対して騒音を与えたり又は爆発音によって周囲の住民へ不快感ないし不安感を与えるという安全性に関する問題点を伴っていた。

また、回路基板をアルカリ性水溶液に浸漬させる方法を実施する場合には、最初に回路基板を溶液中で切断して開口部を形成する際に摩擦熱が発生し、その摩擦熱によって発火したり、或いは回路基板上にコンデンサや電池等の部品が取り付けられていた場合などには、加熱又は焙焼の場合と同様に、それらの部品が爆発現象を生じる可能性があるため、加熱又は焙焼の場合と同様の安全性に関する問題点を伴っていた。

また、回路基板を酸若しくはアルカリの水溶液に浸漬させる方法を実施する場合には、その後に酸やアルカリを中和する必要があるので、その中和工程のための処理設備及び処理工程が必要となり、リサイクルを目的とする処理には採算性が伴わないことも少なくなかった。

塩化第二銅水溶液などの電解質溶液を用いる方法によれば、特定種類の金属（この場合には銅）のみを溶出することに対応しているため、それ以外の金属材料を回収するためには、更に別の方法を組み合わせる必要があるため、これも採算性の点で不十分であった。

本発明は、上記の問題に鑑み、安全性及び採算性の問題点を同時に解決することができる、使用済み電気電子機器用回路基板から有用な金属材料を回収する方法を提供することを目的とする。

本願の第１の発明は、電気電子機器用回路基板上において高分子材料により固定されている金属材料を回収する方法であって、有機溶媒槽内で電気電子機器用回路基板の高分子材料を有機溶媒に接触させて膨潤及び／又は溶解させる工程、前記有機溶媒槽内で、電気電子機器用回路基板の金属材料から高分子材料を分離させる工程、及び前記有機溶媒槽から金属材料を回収する工程を含んでなることを１つの特徴とする。

電気電子機器用回路基板とは、種々の産業において使用される電気機器及び電子機器に用いられている回路基板であってよい。家庭用電化製品だけではなく、屋内屋外配線の制御板の回路基板、車両船舶航空機等の乗物に用いられる回路基板、建築物や道路施設等の電気的制御に関連する回路基板、種々の産業界において用いられる装置設備の電気的制御に関連する回路基板等の種々の回路基板を本発明では対象とすることができる。有機溶媒槽の大きさとの関係で、必要に応じて、処理前に細分化（例えば、破砕等）することが好ましい場合もある。

高分子材料とは、エラストマー及びプラストマーを含む種々の高分子材料であってよい。有機溶媒は、液状の形態を有する一般的な有機化合物であってよい。金属材料は、回路基板を構成する上で用いられている材料であって、例えば回路パターンを形成している銅材料、基板の回路に電子部品を接続している種々の接合材料、ワイヤーハーネスの芯線に用いられている銅、鉄及びアルミニウム等の種々の金属材料である。特に、本願の発明の主たる目的に関連して、金、銀、インジウム、銅及び鉄などの工業的に有用な又は高価な金属材料を回収することが好ましい。

この方法は、有機溶媒槽内に回路基板を浸漬することによって回路基板を有機溶媒に接触させ、その浸漬及び接触中に回路基板の基板側の高分子材料又は配線若しくは電子部品等を被覆若しくは固定している側の高分子材料を膨潤及び／又は溶解させることによって、高分子材料の物理的強度を著しく低下させることを利用する。その状態の有機溶媒槽内において、ある種の電気電子機器用回路基板の高分子材料は有機溶媒に溶解し、また他のある種の電気電子機器用回路基板の高分子材料は有機溶媒中で脆くなっているため、有機溶媒中で比較的容易に崩壊させることができる。

本願の第２の発明は、有機溶媒として、有機溶媒のＳＰ値δαと高分子材料のＳＰ値δｓとの間のＳＰ値差の絶対値Δ｜δα−δｓ｜が０．４以下であるものを使用することを特徴とする。この方法によれば、回路基板の基板材料及び／又は被覆若しくは固定材料が２種若しくはそれ以上の高分子材料又は２種若しくはそれ以上の複合材料によって形成されている場合であっても、高分子材料及び有機溶媒のＳＰ値を手掛かりにして、高分子材料を有効に膨潤及び／又は溶解させ得る有機溶媒を選択して、使用することができる。尚、ＳＰ（溶解度パラメータ（solubility parameter))値とは、分子間結合力を示す凝集エネルギー密度（ＣＥＤ；cohesive energy density）の平方根の数値であって、一般に高分子材料の溶解性の尺度として用いられるパラメータである。

本願の第３の発明は、選択した２種またはそれ以上の有機溶媒を個別に収容する複数の有機溶媒槽を用いて、接触工程を各有機溶媒槽内で逐次的に行うことを特徴とする。この方法によれば、２種若しくはそれ以上の高分子材料又は２種若しくはそれ以上の複合材料によって基板及び／又は被覆若しくは固定が形成されている回路基板を、各材料に対して適切な有機溶媒を選択して使用することによって、回路基板の基板側の高分子材料、配線を被覆若しくは固定している側の高分子材料及び電子部品等を被覆若しくは固定している側の高分子材料をそれぞれ対応する有機溶媒によって膨潤及び／又は溶解させ、有機溶媒中で比較的容易に崩壊させることができる。２種またはそれ以上の有機溶媒の有機溶媒槽に浸漬させる順序及び時間は、使用する条件及び溶媒の種類等に応じて、最適な条件を実験的に確認することができる。

本願の第４の発明は、有機溶媒として２種以上の有機溶媒の混合溶媒を用いることを特徴する。この方法によれば、回路基板の基板材料及び／又は被覆若しくは固定材料が２種若しくはそれ以上の高分子材料又は２種若しくはそれ以上の複合材料によって形成されている場合であっても、それらの材料に対して適切な混合溶媒を調製して使用することによって、回路基板の基板側の高分子材料、配線を被覆若しくは固定している側の高分子材料及び電子部品等を被覆若しくは固定している側の高分子材料を混合溶媒の各成分の相互作用によって膨潤及び／又は溶解させ、有機溶媒中で比較的容易に崩壊させることができる。使用する有機溶媒の組合せや混合割合等は、使用する回路基板側の基板材料及び／又は被覆若しくは固定材料に応じて、実験的に確認することができる。

本願の第５の発明は、有機溶媒を収容した有機溶媒槽内で撹拌を行うことを特徴とする。この第５の発明は、上述した第１〜第４の発明のいずれかと組み合わせて実施する場合に、それらの発明によって有機溶媒槽内の有機溶媒中で回路基板の基板側の高分子材料又は配線若しくは電子部品等を被覆若しくは固定している側の高分子材料を膨潤及び／又は溶解させた上で、物理的に脆くなっている高分子材料の周囲において有機溶媒を流動させることによって、その高分子材料を比較的容易に崩壊させることができる。

上述したように、本願の各発明は、有機溶媒を収容した有機溶媒槽内に回路基板を入れることによって、回路基板を有機溶媒に接触させ、回路基板の基板側の高分子材料、配線を被覆若しくは固定している側の高分子材料及び電子部品等を被覆若しくは固定している側の高分子材料を有機溶媒によって膨潤及び／又は溶解させ、有機溶媒中で比較的容易に崩壊させることによって、回路基板に用いられていた金属材料を回収することから、このリサイクル処理の際に安全性及び採算性を同時に解決して、有用な金属材料を回収することができる。

回路基板に用いられる高分子材料の代表的な例には、以下のような材料がある。

一方、これらの高分子材料を溶解又は膨潤させるのに有効な有機溶媒の代表的な例には、以下のような有機溶媒がある。

有機溶媒槽の有機溶媒として、有機溶媒のＳＰ値δαと高分子材料のＳＰ値δｓとの間のＳＰ値差の絶対値Δ｜δα−δｓ｜が０．４以下であるものを使用することを考慮すると、表１に挙げた各高分子材料について有効な有機溶媒は以下のようになる。
ＳＰ値δｓ＝１０．９のエポキシ樹脂に対しては、ＳＰ値δαが１０．５〜１１．３の範囲の有機溶媒が有用であることから、表２の中ではピリジンが有用であると判断することができる。

ＳＰ値δｓ＝９．７のポリ塩化ビニルに対しては、ＳＰ値δαが９．３〜１０．１の範囲の有機溶媒が有用であることから、表２の中では、酢酸メチルが有用であると判断することができる。
ＳＰ値δｓ＝７．９のポリエチレンに対しては、ＳＰ値δαが７．５〜８．３の範囲の有機溶媒が有用であることから、表２の中では、メチルシクロヘキサンが有用であると判断することができる。

（実施例１）
廃棄された電気製品（テレビ）から取り出された、エポキシ樹脂製の回路基板に銅製の回路パターンが設けられ、更にトランジスタ、抵抗、コンデンサ、ＩＣチップ、電池及び基板に取り付けられた各種の配線等が取り付けられたままの回路基板（回路基板Ａ）を用いて、本願の発明を実施した。有機溶媒槽には、エポキシ樹脂に有用なピリジン、ポリ塩化ビニルに有用な酢酸メチル、及びポリエチレンに有用なメチルシクロヘキサンの混合溶媒（有機溶媒Ａ）を調製して収容した。

直径５０ｃｍ、高さ５０ｃｍのステンレス製の円筒状の有機溶媒槽に約３０ｃｍの深さまで、上記有機溶媒Ａを入れた。上記の回路基板Ａ約１０ｋｇを入れた、直径４５ｃｍ、深さ６０ｃｍの円筒形状のステンレス製籠（約４０〜１８０メッシュ）をワイヤで吊して、この有機溶媒槽の中に入れた。有機溶媒槽の中を撹拌しながら４８時間浸漬し続けた。４８時間経過後、ステンレス製籠を引き上げると、ステンレス製籠の中には金属材料が残留していたが、高分子材料の残留物は認められなかった。ステンレス製籠のまま室温にて風乾した。

（比較例１）
実施例１で用いたものと同種の回路基板Ａ約１０ｋｇを、水蒸気雰囲気中、約６００℃の焙焼チャンバーに入れ、１２時間焙焼した。焙焼中に、数十回の爆発音が発生した。１２時間後、焙焼チャンバーから取り出し、室温にて放冷した。

（実施例２）
実施例１で用いたものと同じ有機溶媒槽を３つ用意し、第１の有機溶媒槽（有機溶媒槽１）にはピリジンを入れ、第２の有機溶媒槽（有機溶媒槽２）には酢酸メチルを入れ、第３の有機溶媒槽（有機溶媒槽３）にはメチルシクロヘキサンを入れた。実施例１で用いたものと同じステンレス製籠に実施例１で用いたものと同種の回路基板Ａを約１０ｋｇ入れ、有機溶媒槽１に１２時間浸漬した後、引き上げてステンレス製籠のまま室温にて２時間風乾し、次いで有機溶媒槽２に１２時間の浸漬と引き上げ後室温での２時間の風乾を行い、更に有機溶媒槽３に１２時間の浸漬と引き上げ後室温での２時間の風乾を行った。尚、有機溶媒の風乾の操作は、閉じた系で行い、蒸発又は気化した溶媒は冷却（真空）してトラップすることにより回収し、回収した溶媒は更にリサイクルすることができる。従って、ピリジンを使用する場合であっても、周囲に放出しないので、臭気等は実質的に問題とはならない。

（実施例３―７）
浸漬を行う有機溶媒の順序を変更したこと以外は、実施例２と同じ条件で操作を繰り返した。即ち、各浸漬時間を１２時間とし、各インターバルでの室温風乾時間を２時間とした。浸漬を行う有機溶媒の順序を、実施例２を含めて表３に示す。

実施例２−７はいずれも、３番目の有機溶媒槽から引き上げた後のステンレス製籠の中に、種々の金属材料が残留していたが、高分子材料の残留物は認められなかった。

（比較例２）
浸漬を行う有機溶媒の種類及び順序を表４に示すようにして、実施例２と同じ条件で操作を繰り返した。即ち、各浸漬時間を１２時間とし、各インターバルでの室温風乾時間を２時間とした。

上記の比較例２−７の各操作を行った後、３番目の有機溶媒槽から引き上げて室温で２時間風乾した後のステンレス製籠の中の残留物を目視によって確認し、その結果を実施例２の結果と対比して表５にまとめて示す。

○：残留物無し、×：残留物あり

表５に示すように、シクロペンタノン（ＳＰ値＝１０．４）を使用した比較例２、及びｍ−クレゾール（ＳＰ値＝１０．２）を使用した比較例３については、回路基板材料（エポキシ樹脂）の残留物が認められた。これら２つの例はいずれも回路基板材料（エポキシ樹脂）のＳＰ値（１０．９）からのＳＰ値差の絶対値が０．４ポイントよりも大きい有機溶媒を使用していた。

キシレン（ＳＰ値＝８．８）を使用した比較例２及び４、並びに酢酸ｎ−ブチル（ＳＰ値＝８．５）を使用した比較例５については、電子部品被覆若しくは固定材料（ポリ塩化ビニル）の残留物が認められた。これらの例はいずれも電子部品被覆若しくは固定材料（ポリ塩化ビニル）のＳＰ値（９．７）からのＳＰ値差の絶対値が０．４ポイントよりも大きい有機溶媒を使用していた。

ｎ−ヘキサン（ＳＰ値＝７．３）を使用した比較例２、４、５及び６並びに酢酸ｎ−ブチル（ＳＰ値＝８．５）を使用した比較例７については、配線被覆若しくは固定材料（ポリエチレン）の残留物が認められた。これらの例はいずれも配線被覆若しくは固定材料（ポリエチレン）のＳＰ値（７．９）からのＳＰ値差の絶対値が０．４ポイントよりも大きい有機溶媒を使用していた。

これらの比較例と対比して、実施例２は、回路基板材料（エポキシ樹脂）、電子部品被覆若しくは固定材料（ポリ塩化ビニル）及び配線被覆若しくは固定材料（ポリエチレン）のすべての高分子材料について残留物が認められなかった。従って、電気電子機器用回路基板の高分子材料を膨潤及び／又は溶解させるための有機溶媒として選択する目安として、有機溶媒のＳＰ値δαと高分子材料のＳＰ値δｓとの間のＳＰ値差の絶対値Δ｜δα−δｓ｜が０．４以下であるものを使用することは有効であることが確認できた。

Claims (5)

1. 電気電子機器用回路基板上において高分子材料により被覆若しくは固定されている金属材料を回収する方法であって、
   有機溶媒槽内で電気電子機器用回路基板の高分子材料を有機溶媒に接触させて膨潤及び／又は溶解させる工程、
   前記有機溶媒槽内で、電気電子機器用回路基板の金属材料から高分子材料を分離させる工程、及び
   前記有機溶媒槽から金属材料を回収する工程
   を含んでなる金属材料を回収することを特徴とする方法。
2. 有機溶媒には、有機溶媒のＳＰ値δαと高分子材料のＳＰ値δｓとの間のＳＰ値差の絶対値Δ｜δα−δｓ｜が０．４以下であるものを使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 選択した２種またはそれ以上の有機溶媒を個別に収容する複数の有機溶媒槽を用いて、接触工程を各有機溶媒槽内で逐次的に行うことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 有機溶媒として２種以上の有機溶媒の混合溶媒を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
5. 有機溶媒を収容した有機溶媒槽内で撹拌を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。