JPH09225445A - 電子部品搭載プリント配線基板の廃棄品の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子部品を搭載したプリント配線基板の廃棄品
の処理において、ハンダ等の重金属残渣をガラス固化体
に封じ込める。 【解決手段】電子部品を搭載したプリント配線基板を破
砕し、樹脂を分解油として回収したのち、熱分解残渣を
ガラス類と金属銅とそれ以外の重金属を含む残渣とに分
別する。ガラス類を加熱溶融し冷却固化する過程で、重
金属を含む残渣を予め重金属を酸化物に変換してから投
入しガラス中に封じ込める。 【効果】鉛や錫等の重金属残渣をガラス固化体に封じ込
め、無害化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＯＡ機器、特に電
子部品を搭載したプリント配線基板（以下ＰＷＢと称す
る）の廃棄品から樹脂及び有価金属を回収し、残渣を廃
棄する方法に係り、特に重金属を含む残渣の無害化処理
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】銅張り積層板などの回路基板から、銅な
どの金属とガラスを分別回収する方法は、特開平6−256
863 号公報に記載されている。しかし、残渣を処理する
方法までは開示していない。電子部品を搭載したプリン
ト配線基板の処理としては、一般に該基板をそのまま、
或いは加熱焙焼後、風力あるいは重力を利用して、銅に
富む側を分離して既設の銅精錬工程の銅溶解炉に投入し
て銅を回収する方法が知られている。他の金属類は、通
常、スラグあるいはマットにして産業廃棄物として廃棄
され、ガラス繊維及びガラス不織布の如きガラス類はス
ラグにして廃棄されている。これらに関連する従来技術
には、特開平2−88725 号公報，特開平6−228667号公報
等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電子部品を搭載したＰ
ＷＢの廃棄処理では、有害成分、特にハンダ成分中の鉛
（Ｐｂ）或いは半導体中のガリウム（Ｇａ）等を効率よ
く回収し、ＰＷＢが放置或いは廃棄された時に、酸性雨
等によってＰｂが地下水或いは地表水中に溶出して環境
を汚染することがないようにすることが要求される。ま
た、ガラス繊維は空中に蒸散すると人体に与える影響が
大きいので、そのようなことがないように溶融固化する
ことが要求される。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
における課題を解決しようとするもので、電子部品を搭
載したプリント配線基板の廃棄品を破砕する工程，破砕
片を樹脂の熱分解温度に加熱して予め樹脂を熱分解油と
して回収する工程，熱分解残渣をガラス類と金属銅とそ
れ以外の重金属を含む残渣とに分別する工程，重金属を
含む残渣中の重金属を予め酸化物に変換する工程，ガラ
ス類を加熱溶融しそこへ重金属酸化物を含む残渣を投入
して冷却固化しガラス中に重金属残渣を封じ込めるガラ
ス固化工程とを具備したことを特徴とする電子部品搭載
プリント配線基板の廃棄品の処理方法にある。

【０００５】ガラス類の加熱溶融物中に重金属酸化物に
変換した残渣を投入するにあたっては、加熱溶融物の温
度を監視し、重金属酸化物の溶融温度以下に下がってか
ら、重金属酸化物に変換された残渣を投入することが望
ましい。これにより、重金属を固体のままで溶融させず
にガラス中に封じ込めることが出来るので、有害なガス
が発生して環境を汚染するのを防止できる。

【０００６】ガラス類を加熱溶融する際に、ガラス類に
予めごみ焼却炉の焼却灰或いはガラス組成となるように
調合した酸化物を混ぜることもできる。この方法は、廃
棄ＰＷＢから回収されたガラス類の量が不足している場
合に有効である。焼却灰は１５００℃程度の温度に加熱
すれば容易にガラス融体になる。なお、ガラス類は、ガ
ラス繊維或いはガラス不織布などを含む。

【０００７】本発明は、ガラス類を固化する過程で重金
属を含む残渣を封じ込めてしまうことにある。重金属を
含む残渣には、ハンダ成分である鉛や錫，半導体である
ゲルマニウム等が含まれている。これらは有価物である
ので、予め任意の回収手段によって分別回収するのが望
ましいことは云うまでもないが、それでもなお残渣とし
て残る。そこで、ガラス固化時にガラス中に封じ込めて
無害化する。

【０００８】重金属である鉛或いは錫は融点が低いの
で、ガラス類の加熱溶融物中に投入すると溶解してしま
い、ガラス中に封じ込めることが難しい。しかし、酸化
物に変換すれば化学的に安定化し、融点が大幅に上昇す
る。例えば、鉛の酸化物の融点は約９００℃になり、沸
点は約１４５０℃にもなる。また、錫酸化物の融点は１
６００℃になる。ガラス類の溶融物が固化する温度は、
およそ８００〜７００℃であるから、錫酸化物或いは鉛
酸化物を溶融させることなく、ガラス中に封じ込めるこ
とができる。

【０００９】本発明を実施するにあたっては、まず廃Ｐ
ＷＢを破砕する。ここでは細かく破砕する必要はなく、
せいぜい５〜４０mm程度の大きさに粗く破砕できれば良
い。従って、破砕手段としては、ロールクラッシャ或い
はジョークラッシャが適している。

【００１０】次に乾留熱分解して、樹脂分を分解油とし
て回収するが、その前に塩素除去を行うことが望まし
い。樹脂には一般に塩素が含まれており、この塩素は機
器材料を腐食するばかりでなく、有害ガスを発生する。
そこで、予め塩素除去を行ってから乾留熱分解を行うの
が望ましい。

【００１１】廃ＰＷＢをダブルロールクラッシャを用い
て平均約２０mm角に裁断粗破砕した後、得られた粗破砕
屑を２５０〜３００℃に加熱したところ、粗破砕屑中に
リード線およびリード線被覆材が混合している場合には
リード線被覆材の主成分である塩化ビニル樹脂が熱分解
して、塩素ガスが発生した。基板類全重量の５％のリー
ド線被覆材が存在していた場合には、３００℃で２時間
空気中で加熱した結果、理論塩素含有量の９５％が除去
できた。

【００１２】引き続いて、窒素気流を流して５５０℃ま
で加熱したところ、基板を構成する樹脂が熱分解し、塩
素が除去された後の物質の約１９％の重量に相当する油
が採取できた。その後に残った残渣（熱分解残渣）は同
じく約６５％の重量比に相当した。この熱分解残渣に
は、銅箔，基板中のガラス繊維，ガラス不織布および基
板と接着している素子類等が含まれている。

【００１３】次に、熱分解残渣を、銅箔とガラス類及び
その他の重金属残渣とに分離するために、摺り潰しを行
うことが望ましい。これにはコロイドミルを用いるのが
良い。摺り潰しを行った残渣を比重差分離機或いは渦電
流分離装置にかけることにより、容易に銅箔とガラス類
及びその他の重金属残渣とに分別することができる。コ
ロイドミルを用いて摺り潰しを行った熱分解残渣を水流
中に投入して、比重差による分別を行ったところ、ガラ
ス類を効率良く分別することができた。具体的には、容
器中に水道水を注いで容器の上から溢れさせ、容器の下
部に開口径約１mmのメッシュを置いて水のみが循環でき
るようにした結果、ガラス繊維及びガラス不織布等のガ
ラス類は表面張力が大きく、比重が金属類より小さいた
めに、水流に従って容器上部から溢れ出て、容器下部の
メッシュ部で止まり、単体として回収することができ
た。一方、素子類，ハンダ及び銅箔は比重が大きいため
に、水流にさからって沈降し、底部に堆積した。

【００１４】銅箔は、渦電流選別法によりアルミニウム
（Ａｌ）或いはハンダ類と選別することができ、回収で
きる。

【００１５】次に、ガラス繊維及びガラス不織布等のガ
ラス類を加熱溶融し、冷却して固化する。その際に、重
金属を含む残渣を予め重金属を酸化物に変換して、ガラ
スの溶融物中に投入する。そしてガラスを冷却し固化す
る。冷却の速度は、自然冷却すなわちガラス類を入れた
容器を大気中に放置して冷却する程度で良い。水やガス
等の冷却媒体を用いて急速に冷却すると、かえってガラ
スが割れたりするのでまずい。重金属を酸化物に変換す
る方法は任意の方法で良く特に限定されない。ガラスを
加熱溶融するときの熱を利用して加熱し酸化しても良
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】電子部品を搭載したプリント配線
基板の廃棄処理フローを図１に示す。

【００１７】処理フロー初期段階の塩素除去では、電子
部品搭載基板１の粗破砕片を２５０℃から３００℃で予
備加熱し、アルカリ液中にガス吸収，中和反応させるこ
とによる方法の他に、塩ビ被覆線混入量相当量の水酸化
カルシウムを廃プリント基板とともに２５０℃から３０
０℃で加熱することによっても塩素除去の効果が得られ
る。

【００１８】本処理フローにおいて、焼却灰が確保しに
くい場合には、酸化カルシウム，石英，酸化アルミニウ
ム、酸化ナトリウムなどの成分を人工的に混合，調合し
て、加熱溶融した際にガラス融体に変化するようにした
混合酸化物を用いてもよい。素子，ハンダ等の重金属を
ガラス中に封じ込めるために、予めガラス繊維或いは不
織布と焼却灰或いはガラス組成になるように調合した複
合酸化物とを混ぜて耐熱容器中で加熱溶融しておくこと
が有効であった。

【００１９】表１は、廃ＰＷＢの処理における塩素除去
の最適条件を求めた実験結果である。廃ＰＷＢの破砕片
すなわちダブルロールクラッシャを用いて平均約２０mm
角に裁断粗破砕した破砕片を、１００〜３５０℃に加熱
し、塩素（Ｃｌ）固定化剤として水酸化カルシウムを使
用して塩素を除去した。

【００２０】

【表１】

【００２１】この結果から塩ビは１００〜３５０℃の加
熱条件下では、温度の高い方がより重量減少が大きいこ
とが判った。重量減少の要因は塩ビ中の塩素が分解発生
することによる。従って、リード線被覆線が存在する廃
ＰＷＢから塩ビを除去するにはできるだけ高い温度で加
熱するのが望ましい。分解した塩素は水酸化カルシウム
との中和反応で固定化できるが、加熱温度が高過ぎる
と、脱水されて酸化カルシウムに変化し、塩素固定化能
力が低下する。従って、廃ＰＷＢの加熱分解によって生
成したガスを水酸化カルシウムに接触させて塩素を固定
するならば、加熱分解ガス温度は約３５０℃程度までに
するのが良い。

【００２２】次に、廃ＰＷＢに含まれる樹脂の熱分解の
適正条件について検討した。実験条件及び結果を表２に
示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】表２から、樹脂分が最も分解されて油で回
収されるのが、Ｎo.２の条件であることが分かる。これ
より、廃ＰＷＢの樹脂分を分解するのに必要な熱分解の
条件としては、窒素雰囲気中で約５５０℃で１時間分解
するのが望ましい。

【００２５】表３には、廃ＰＷＢから分別されたガラス
繊維に焼却炉から排出された焼却灰を混ぜて加熱溶融
し、冷却してガラス固化したときのガラス固化体の組成
例を示す。ガラス固化体は極めて緻密である。廃ＰＷＢ
から回収されたハンダ類を酸化物に変換してから、この
ガラス固化体の中に封じ込める操作を行い、そのガラス
固化体をｐＨ＝３の模擬酸性雨水中で滲出試験を行っ
た。

【００２６】その結果は、表４に示すとおりであり、ハ
ンダの滲み出し抑制効果が顕著であった。

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

【００２９】焼却灰が入手できない場合には、人工的に
ガラス組成となるように酸化物を調合し、ガラス繊維単
体或いはガラス不織布に混合する。このようにして得ら
れたガラス固化体の成分組成例を表５に示す。

【００３０】

【表５】

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、電子部品を搭載したプ
リント配線基板の廃棄品から、有価物である樹脂を熱分
解油として回収し、銅箔等の配線材料を回収したのちの
残渣を無害化することができる。このため、廃棄処分す
るのが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による処理方法の一実施例を示すフロー
図。

【符号の説明】

１…電子部品搭載基板、２…ガラス固化体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 朋子 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品を搭載したプリント配線基板の廃
   棄品を破砕する工程，破砕片を樹脂の熱分解温度に加熱
   して予め樹脂を分解油として回収する工程，熱分解残渣
   をガラス類と金属銅とそれ以外の重金属を含む残渣とに
   分別する工程，重金属を含む残渣中の重金属を予め酸化
   物に変換する工程，ガラス類を加熱溶融しそこへ重金属
   酸化物を含む残渣を投入して冷却固化しガラス中に重金
   属残渣を封じ込めるガラス固化工程とを具備したことを
   特徴とする電子部品搭載プリント配線基板の廃棄品の処
   理方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法において、前記ガラ
   ス類の加熱溶融物の温度が重金属酸化物の溶融温度以下
   に下がってから、前記重金属酸化物に変換された残渣を
   投入することを特徴とする電子部品搭載プリント配線基
   板の廃棄品の処理方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の方法において、前
   記ガラス類を加熱溶融する際にごみ焼却炉の焼却灰或い
   は予めガラス組成となるように調合した酸化物を混ぜる
   ことを特徴とする電子部品搭載プリント配線基板の廃棄
   品の処理方法。