JP2009106875A - 廃パネルの処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フラットディスプレイ等の廃パネルは、理想的な処理が施せれば、ガラス板と有価金属の回収再使用が図れるにもかかわらず、好適な手法がなかった。
【解決手段】 有価金属含有層部分を剥離しガラス板と有価金属含有部分とを分別する乾式処理方法であって、廃パネル端部の該封止部材部分を切除するカット工程、次に該カット工程を経て二枚となったガラス板を一枚ずつに分離する反転工程、次にガラス板の表面に対して施すブラスト工程、次にブラスト処理において発生した剥離粉体を回収する回収工程、を有する方法であり、該ブラスト工程はショットブラストによるものであって、該作業台にはセンサーが取設されており、その検知情報に基づいて、ブラスト装置稼動のＯＮ−ＯＦＦ、処理に不適切な廃パネルの排除、等を制御する。

【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の不良品或いは処分品から、インジウム等の希少金属（レアメタル）を含む表層部分とガラス板部分とを、確実且つ効率よく、特に騒音や粉塵の発生を抑えつつ、分離回収する方法に関するものである。

液晶パネルやプラズマディスプレイパネル、或いはある種の太陽電池パネル等の製造工程で不良品として排出される廃パネル、或いは市場に出回り使用された後廃棄処分された製品を分別して得られる廃パネルは、近年の多大な生産量に比例する形で、日々実に大量に発生している。

そしてこれまでは、そのほとんどといって良い量が廃棄物として処理されていた。しかし現在は、資源の有効利用という観点からも、廃棄コストの低減という観点からも、或いは法規制に基づく必然からも、廃パネルの再利用或いは転用を図らざるを得ない状況となってきている。

幸いこれらの廃パネルは、高品質ガラス板の表面にインジウムを代表とする希少金属を含む層が固定されてなるものであるため、分別処理が理想的に行い得る限りにおいては、再利用或いは転用の途が単にあるというばかりでなく、処理コストを大幅に凌ぐ高価な材料を得ることができるわけであり、極めて良質の資源であると言える。

そこで、グラインダー（ダイヤモンドカッター）等を押し当てて、機械的に削り取ってしまうという手法が提案されていた。しかし、製造される液晶パネルやプラズマディスプレイパネル等の技術進歩に伴い、現在ガラス板厚は薄くなっており、ガラス板を破損させずに表層剥離を行うことは極めて困難となっている。

或いは廃パネル表層を、化学的に処理するという方法も提案されている。例えば特許文献１では、液晶表示パネルやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの廃棄品から電極材料としてパネル表面に付着した有価金属を回収し、再使用する方法が開示されている。即ち粉砕又は解体された廃棄フラットパネルディスプレイを塩酸溶液に浸漬し、溶液をろ過して、インジウムを含む溶液と、銀を含む不溶物とに分離した後、いくつかの工程を設けこれらの有価金属を再使用できるようにするという方法である。
特開２００５−３３４８３８

ところが特許文献１の方法では、廃棄パネルを粉砕しないことには効果的でないことが判った。即ち、粉砕していない板状体にこの方法を適用しても、完全な表層剥離はできない。本発明者が実験した範囲では廃棄パネルを板状体のまま、３モル塩酸に３分間浸漬したところ電極部分が残存して全く用をなさず、２０分以上浸漬しても依然として完全な剥離はできなかった。
即ち、グラインダーを用いればガラス板は破損し、化学的処理を施すにはガラス板を破砕しなければならないということで、ガラス板をも再利用できる形での処理方法というものが存在していないのが実情であった。

そこで以上のような現状に鑑み、本発明者は長年鋭意研究の結果遂に本発明方法を成したものであり、その特徴とするところは、少なくとも一方に有価金属を含む層が固定されてなるガラス板二枚を、近接対向させつつその周縁部にスペーサーを兼ねた封止部材を配することで一体化したフラットディスプレイの廃パネルから、該層部分を剥離しガラス板と有価金属含有部分とを分別する乾式処理方法であって、該廃パネル端部の該封止部材部分を切除するカット工程、次に該カット工程を経て二枚となったガラス板を一枚ずつに分離する反転工程、次にガラス板の表面に対して施すブラスト工程、次にブラスト処理において発生した剥離粉体を回収する回収工程、を有する方法であり、該ブラスト工程は、平坦な作業台上に載置されたガラス板表面に、ローターの回転板で打撃された金属球或いはセラミック球をブラストするショットブラストによるものであって、該作業台にはセンサーが取設されており、その検知情報に基づいて、ブラスト装置稼動のＯＮ−ＯＦＦ、処理に不適切な廃パネルの排除、最適な移送速度、最適な金属球或いはセラミック球の初速、を制御する点にある。

ここで「廃パネル」とは、本発明方法で加工されるパネルを意味する。このパネルは、ガラス板表面に有価金属を含む表層が固定されてなるものであってディスプレイパネルについて言えば、液晶ディスプレイパネルとプラズマディスプレイパネルとの二つの形態があり、製品段階では、いずれも二枚のガラス板を近接対向させて一体化させた構造をしている。

但しこの二枚は密着しておらず、例えば液晶ディスプレイの場合には、液晶を内包している。また液晶以外にも、バス電極、画素電極、反射防止膜、透明電極、配光膜、等々が通常、二枚のガラス板の間に存在している。そして、ガラス板の周縁部にスペーサーを兼ねた合成樹脂製の封止部材を配置しシールされている。

プラズマディスプレイの場合には、二枚のガラス板の中、前面板は、ガラス基板上の透明な表示電極上に電気抵抗を下げる金属（ここに希少金属が採用される）を接合し、これらを誘電体膜で覆い、更に保護膜（酸化マグネシウム）を被せる、という構造となっているのが一般的である。また背面板について言えば、ガラス基板上にアドレス電極（ここに希少金属が採用される）を配置し、誘電体膜で覆った後微小なガラス製セル状凹部を規則的に多数形成しこの凹部にプラズマを衝突させる蛍光体を塗着した構造となっている。プラズマディスプレイパネルは、この前面板・背面板を対向近接させ、ガラス板の周縁部にスペーサーを兼ねた合成樹脂製の封止部材を配置して張り合わせ、板間の空気を抜いた上でガス（ネオンとキセノン）を充填したものである。

「カット工程」は、廃パネル端部の封止部材部分を切除する工程であり、この時ガラス板の一部も同時にカットされる。本発明においては、このカットの手法について特に限定するものではないが、本発明者が実験した範囲では、レーザー切断の場合には設備投資が多大になり維持管理が手間であって、また設備設置スペースも大きくなるといった問題があったので好ましいとは言えなかった。また、ダイヤモンドカッターに代表される超硬カッターを用いて、廃パネルを構成する二枚のガラス板を、一方向から完全に切断した場合には、ガラス板破損の可能性が増し、且つ、騒音と粉塵飛散の発生が大きすぎ好ましいとは言えなかった。

そこで特許請求の範囲第２項ではこのカット工程の詳細に関する提案をした。即ち、
（１） 二枚のガラス板の上方と下方のそれぞれを別体のカッターで処理すること、
（２） カッターで完全に切り落とすのではなく、各ガラス板の厚みの１／３程度の深さ の切り目を入れその後外力を加えて除去する、という割断方式を採用すること、
（３） ガラス板表面に偏光板層を有する場合がありこの偏光板は超硬カッター作業を阻 害するおそれがあるので、超硬カッター刃前方位置にホットカッターを配置し、カ ッター刃がガラス板に当接する前に予め偏光板部分を除去しておくこと、
という方法である。これで簡便であって確実、しかも騒音発生量の小さい作業をなすことができる。

「反転工程」は、カット工程を経て分離された二枚のガラス板の積層状態を解く工程であり、基本的には上側ガラス板のみを反転させて行なう作業であるので「反転」という語句を用いたが、例えば液晶パネルの場合の液晶部分の除去作業等を行なうのであれば、該作業はこの反転工程に含まれるものと定義する。反転工程の詳細に関しては何ら限定するものではない。

「ブラスト工程」は、反転工程を経たガラス板の表面に存在するものを除去し、ガラスカレットと剥離粉体に分離する工程である。即ち、ブラスト工程は、平坦な作業台上に載置されたガラス板表面に、ローターの回転板で打撃された金属球或いはセラミック球をブラストするショットブラストによるものである。また本発明方法の特徴として、作業台にはセンサーが取設されており、その検知情報に基づいて、ブラスト装置稼動のＯＮ−ＯＦＦ、処理に不適切な廃パネルの排除、最適な移送速度、最適な金属球或いはセラミック球の初速、を制御するよう構成されている。

ガラス板を載置しておく「作業台」は、載置部が平坦になっている。従ってガラス板と載置面の間には基本的には空隙がない。ここに空隙があるとブラスト工程において、ガラス板が破損する恐れがあるからである。但し載置面を例えば網状にし、全体として平坦であり且つ全体としての剛性が維持できるならば、ガラス板破損の恐れは変わらない。従って「平坦」の概念には、網状のもの、多数のスリットを有するもの、等々も含むものとする。

ブラストとは、微細（直径０．５ｍｍ前後）な金属又はセラミック球体を多数高速で打ち付けることで表面剥離或いは切削を行う手法を意味する語句である。球体に初速を与える手段の違いから、サンドブラスト方式とショットブラスト方式とに分けられるが、本発明においてはショットブラスト方式を採用した。
サンドブラスト方式は、高圧エアーをノズルから吹き付ける前段階で金属粒を吸い込みエアーと共にこれを吐き出す方法である。粒径やエアー圧その他を調整することで好適な剥離条件を得ることができるが、ショットブラスト方式に比べ、大出力の駆動設備が要求されるので、大型設備が必要となり、またランニングコストも嵩むこととなる。また特に致命的な欠点として、発生する騒音が大きくなることが挙げられ、本発明においては採用しないこととした。

対してショットブラスト方式は、高速回転するローターの回転羽根に上記微細球体を供給し該羽根の打撃によって排出するという方法である。粒径や回転数等を調整することで好適な剥離条件を得ることができる。そして本発明者が試作実験した範囲では、このショットブラスト方式は、設備費、ランニングコスト、騒音量、等々を総合勘案した場合最適な方式であった。

「センサー」は、作業台に取設される部材である。構造に関しては限定しないが、この目的は、ブラスト装置稼動のＯＮ−ＯＦＦの制御、処理に不適切であり排除すべきものであるのかどうかの判断、作業台上で移送される廃パネルの移送速度の制御、微細球体の排出初速の制御、に必要な情報を得ることにある。

ガラス板表面に衝突した微細球体は、その表面を削り取ってゆく。従って、粒径と衝突速度を適切に制御することで、表面の固定されている希少金属混じりの電極部分等を剥離することができる。勿論幾分かのガラスをも研磨することになるので、この工程で得られる粉状体（剥離粉体）は、電極部分等のガラス板表層、この表層部分の剥離に寄与した金属粒、そしてガラス、との混合物ということになる。

「回収工程」は、ブラスト処理によって生じる剥離粉体を集め、且つその中から微細球体を分離する工程である。詳細については限定しないが、通常は集塵機にて回収された剥離粉体を比重差を利用して微細球体のみを分離回収する。分離回収された微細粉体は摩耗したものを排除し、ブラスト装置に戻し循環再利用するのが好ましい。

以上の工程を経て残存することとなるガラス板は再利用されることになる。また微細球体が除去された剥離粉体は、本発明において限定しない「希少金属回収」のための処理工程に移行することになる。この粉体は乾燥物であるので、移送コストは小さくて済む。

本発明に係る廃パネルの処理方法は、以下述べる如き効果を有する。
（１） 乾式処理法であるが騒音や粉塵の発生による環境問題を引き起こしにくい。
（２） ガラス板を破砕しないのでガラスとしての再利用が容易である。
（３） 酸を使用せず処理するので、廃液処理という問題が発生しない。
（４） 酸を使用する場合と異なり、完全な剥離処理が可能である。

以下図面に基づいて本発明をより詳細に説明する。

図１は、本発明に係る廃パネルの処理方法の一例を示す概略フローチャートである。廃パネル１は、カット装置２によるカット工程、反転設備３による反転工程、ブラスト設備４によるブラスト工程、集塵機５による回収工程、を経て、ガラスカレット６と有価粉体７に分離処理されることになる。

本例で処理される廃パネル１は図２に示すように、２枚のガラス板１１、１２の周縁部分にプラスチック製封止部材１３でシールした多層構造体である。そして本発明方法においては、一体化された２枚のガラス板１１、１２をまず分離する。そのために、ガラス板の端部を封止部材１３と共に切り落とす必要がある。概略的に言えば、図中破線で示す切断線１４で切断する作業を、矩形状であるところの廃パネルの四辺それぞれについて行なえば良いということになる。

図３（ａ）（ｂ）は、廃パネル１の端部カットの一例を示す概略図である。カット装置２での作業は、ガラス板１１の上方とガラス板１２の下方にそれぞれ超硬カッター２１を配し、作業台に載置されている廃パネル１の移動に応じて各ガラス板１１、１２に切り込んでゆくという形態で行なわれる。その際、片方のガラス板（図ではガラス板１１）に偏光板層１５が固定されている場合があるので、超硬カッター２１による切削に先立ってホットカッター２２の熱にてこの偏光板層１５部分を溶断しておくと良い。なおここでは超硬カッター２１としてダイヤモンドカッターを使用したがダイヤモンド以外のものであっても良い。

超硬カッター２１によるガラス板１１（１２）の切削深さは、ガラス厚みの１／３程度までとし、完全には切断しない。そしてガラス板１１（１２）の一辺の切削作業を終えた段階で同図（ｂ）の如く、外力Ｆを加えて割断する。この「上下から二枚のガラス板に切り込みだけを入れて割断する」という方式は、１基のカッターの一方向の移動で二枚のガラス板を切断してしまうという方式に比して、騒音の発生量も排出されるガラス粉の量も全く異なり、非常に好ましいものである。

このようにして二枚分離可能となったガラス板１１、１２は、反転設備３によって分離される。その際、有価金属を含む層を有する面がいずれも上を向くように片方（本例ではガラス板１１）を反転させておく（図示略）。

図４は、ブラスト設備４及び集塵機５の一例を概略的に示すものである。ブラスト設備４は、微細球体供給機４１から供給パイプ４２を経てローター４３に供給された微細球体を、ローター４３の羽根に当て、この羽根の回転力で排出初速を制御するという方法で、ブラストするものである。なお、図ではローター４３は１基のみ描出しているが、複数基を配置するほうが能率的である。また作業台上に載置されたガラス板１１（１２）の厚さや広さ或いはガラス板の破損箇所の有無を、センサー４４で検知し、ローター４３稼動のＯＮ−ＯＦＦ、処理に不適切な廃パネルの排除、最適な移送速度、最適な微細球体の初速、を制御している。

なお本例では、微細球体として０．６ｍｍ径の鉄球を採用したが、他の金属球或いはセラミック球を用いるようにしても良いし、径についても０．６ｍｍ以外の採用が可能である。ブラスト作業を終えた微細球体は、産出する粉体から分離回収し、摩耗したものを排除し、ブラスト装置４に戻し循環再利用する。

回収工程においては、カット工程において除外された廃パネル１の端材も回収対象となるが、この端材は、破砕機（図示せず）を介して破砕粉として処分回収しても良い。

本発明に係る処理方法の一例を概略的に示すフローチャートである。 本発明方法によって処理される廃パネルの一例を示す概略斜視図である。 （ａ）（ｂ）は、廃パネルの端部カットの一例を示す概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 本発明方法におけるに係るブラスト設備及び集塵機の一例の概略斜視図である。

符号の説明

１ 廃パネル
１１ ガラス板
１２ ガラス板
１３ 封止部材
１４ 切断線
１５ 偏光板層
２ カット装置
２１ 超硬カッター
２２ ホットカッター
３ 反転設備
４ ブラスト設備
４１ 微細球体供給機
４２ 供給パイプ
４３ ローター
４４ センサー
５ 集塵機
６ ガラスカレット
７ 有価粉体
Ｆ 外力

Claims (2)

1. 少なくとも一方に有価金属を含む層が固定されてなるガラス板二枚を、近接対向させつつその周縁部にスペーサーを兼ねた封止部材を配することで一体化したフラットディスプレイの廃パネルから、該層部分を剥離しガラス板と有価金属含有部分とを分別する乾式処理方法であって、該廃パネル端部の該封止部材部分を切除するカット工程、次に該カット工程を経て二枚となったガラス板を一枚ずつに分離する反転工程、次にガラス板の表面に対して施すブラスト工程、次にブラスト処理において発生した剥離粉体を回収する回収工程、を有する方法であり、該ブラスト工程は、平坦な作業台上に載置されたガラス板表面に、ローターの回転板で打撃された金属球或いはセラミック球をブラストするショットブラストによるものであって、該作業台にはセンサーが取設されており、その検知情報に基づいて、ブラスト装置稼動のＯＮ−ＯＦＦ、処理に不適切な廃パネルの排除、最適な移送速度、最適な金属球或いはセラミック球の初速、を制御することを特徴とする廃パネルの処理方法。
2. 該カット工程におけるカット装置は、廃パネルの上下に配置されるものであり、いずれも回転式超硬カッターを具備するものであるが、少なくとも上下何れかのカッター装置においては、該超硬カッターの加工方向前方にプラスチック表層を溶融排除させるためのホットカッターを配置することで、ガラス板表面に偏光板が存在する場合に超硬カッターの刃が当接するまでに予め該偏光板部分を除去するよう構成されており、また該超硬カッターにて上下それぞれのガラス板の厚みの１／３前後までの切除によって切り目を入れ、一方向の切除作業が完了した段階で自由端部側に外力を加えて割断する、という手法でカットを行なうものである請求項１記載の廃パネルの処理方法。

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