KR102268687B1 - 인쇄회로기판의 구리 선별방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 구리 선별방법에 관한 것으로, 부품이 실장된 인쇄회로기판을 절단하는 단계와, 상기 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하는 단계와, 상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 파쇄하는 단계와, 상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계와, 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계를 포함하는 것이다.

Description

인쇄회로기판의 구리 선별방법{THE SELECTION METHOD OF A PRINTED CIRCUIT BOARD COPPER}

본 발명은 인쇄회로기판의 구리 선별방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄회로기판에 실장된 부품을 분리하고, 부품이 분리된 인쇄회로기판에 함유된 구리가 비중차이로 인해 용이하게 선별되므로, 구리의 회수율이 향상될 뿐만 아니라 자원을 절약할 수 있는 인쇄회로기판의 구리 선별방법에 관한 것이다.

일반적으로 대량생산 및 대량소비로 이루어지는 전기/전자제품에는 전자회로의 신호처리를 위한 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 내지 실장인쇄회로기판(Printed Circuit Board Assembly, PCBA, 이하, 인쇄회로기판이라고 함)이 필수적으로 사용되고 있다.

20세기 들어, 전자제품의 대량생산 및 대량소비로 인하여 이에 따라 대량의 전자폐기물이 발생하고 있다. 특히, 폐피씨, 폐휴대폰, 폐프린터, 폐복사기 등과 같은 소형 폐전기/전자제품의 발생량이 해마다 급증하고 있다. 이와 같은 소형 폐전기/전자제품에 포함되어 있는 인쇄회로기판에는 금, 은, 백금, 팔라듐 등의 귀금속 뿐만 아니라 구리, 철, 알루미늄 과 같은 각종 유용금속들이 포함되어 있어 금속원료소재의 대부분을 수입에 의존하는 우리나라로서는 이 폐기물이 귀중한 자원으로 사용될 수 있다. 현재, 폐전기/전자제품의 재활용 현황을 보면, 일부 귀금속과 함량이 높은 성분을 제외하고는 대부분의 금속이 회수되지 않고 있다.

선진국에서는 폐전기/전자제품에 포함되어 있는 인쇄회로기판을 제품으로부터 분리만 하고, 별다른 처리 없이 고온에서 용융하여 귀금속을 비롯한 유용금속을 회수하는 상용 플랜트를 가동하고 있으나, 최근 기계적 전처리 기술과 습식회수기술을 조합한 친환경 재활용 기술의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 현재 세계적으로 인정받고 있는 재활용 기술은 거의 없는 실정이며, 기술선점을 위한 각국의 노력과 경쟁이 매우 치열하게 전개되고 있다.

폐전기/전자제품에서 중요한 기능을 담당하고 있는 인쇄회로기판의 경우 전체무게의 10% 이내이지만, 대부분의 유가금속이 포함되어 있어 그 전처리가 매우 중요하다고 할 수 있다. 특히, 현재 진행되고 있는 고온용융법으로는 회수되는 금속의 종류가 극히 드물 뿐 아니라, 대부분의 유가금속은 추가적인 습식회수기술을 통하여 진행되고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 인쇄회로기판으로부터 유가금속이 다량 함유되어 있는 전자부품을 전처리 하여 따로 분리하는 공정과 함께 전자부품이 제거된 인쇄회로기판에 약 30wt.% 내외로 포함되어 있는 구리를 효율적으로 회수하는 기술의 개발이 필요하다.

이와 같은 재활용 기술방법을 개발한다면 소형 폐전기/전자제품으로부터 회수 가능한 인쇄회로기판으로부터 금속을 효율적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 금속종이 다량 포함되어 있는 각종 스크랩 등으로부터 회수가 용이하게 전처리 및 선별 기술을 적용할 수 있을 것이라 사료된다.

이에 개발된 종래의 기술은 크게 5가지로 나뉠 수 있다.

1. 분쇄법은 인쇄회로기판을 가루로 분쇄한 후, 금속성이 강한 분말 및 금속성이 약한 분말로 분류한다. 상술한 바와 같은 분말의 종류와는 관계없이 그 성분들은 금속과 함께 브롬화 에폭시 수지 및 유리섬유의 혼합물을 함유하고 있으므로, 불순물 효과뿐만 아니라 재활용 처리시의 어려움도 유발시킨다. 특히, 수집 후 상기 브롬화 에폭시 수지 및 유리섬유의 재활용 가치는 무시되고 있다.

2. 직접소각법은 인쇄회로기판을 직접소각하여 유리섬유 및 금속의 혼합물로 용융한 후, 이를 냉각하여 기본적인 금속을 추출하는 방법이다. 이러한 처리과정은 다량의 에너지를 소모할 뿐만 아니라, 유독성 수소 브롬화물[BrH] 부산물로 인해 환경 오염을 유발시킨다. 이외에도, 저등급의 금속 혼합물인 수집된 물질은 재활용을 위한 정제를 위하여 다시 제련해야만 하므로, 직접적인 이용가치는 매우 낮다.

3. 가열분해법은 가열분해 처리 중에는 상당량의 유독성 수소 브롬화물[BrH] 가스가 생성되므로, 자연환경을 매우 위험하게 한다. 분류에 의해 재활용 가능한 금속을 제외하고, 브롬화 에폭시 수지 및 유리섬유 등과 같은 나머지 물질은 재활용될 수 없고, 잠재적으로 환경을 오염시킨다.

4. 화학용해법은 인쇄회로기판의 중간층에 있는 금속이 용해과정 중에는 완전히 용해될 수 없으므로, 브롬화 에폭시 수지는 용해 처리과정 후의 중금속과 혼합되고, 이에 대한 재처리 및 환경오염문제가 발생된다.

5. 용융 무기염법은 인쇄회로기판을 용융된 무기염에 집어넣어 금속 및 유리섬유를 수집 및 재활용하는데, 이러한 방법은 다음과 같은 결점이 내포되어 있다.

a. 400℃ 이상의 처리온도로 인해, 인쇄회로기판 내의 주석과 납 및 구리가 합금으로 혼합되어 저등급의 금속 혼합물이 되므로, 초과비용을 유발시킬 뿐만 아니라 제련에 시간과 노력이 필요하다.

b. 용융된 무기염의 비중이 인쇄회로기판의 비중보다 크기 때문에 인쇄회로기판은 용융된 무기염 위에 부유되고, 교반 분리과정을 직접 실행하기가 어렵다.

c. 용융된 무기염의 용해 후, 인쇄회로기판이 연화되어 유연성을 갖기 때문에, 교반 분산처리과정이 어렵다.

d. 완성된 인쇄회로기판은 관통구멍보다 큰 납땜점을 갖는 전기도금 연결부에 의해 상호연결되므로, 인쇄회로기판의 유리섬유는 밀착접합된다. 유리섬유의 분리 처리과정이 어렵기 때문에 그 효과는 매우 낮다.

e. 인쇄회로기판이 용융된 무기염에 장기간 있을 때 유리섬유는 파괴될 것이다. 혼합-교반 처리과정 및 재추출 처리과정에서의 작동시간이 제어될 수 없고 지속적이지 않기 때문에 유리섬유의 수집은 어려운 작업이다. 반면에, 분쇄된 유리섬유의 재활용 성공여부는 낮다.

이와 같이 개발된 기술들은 인쇄회로기판을 분쇄하여 구리를 선별하는 것으로 재활용 처리가 어렵고, 브롬화 에폭시 수지로 인해 환경 오염을 유발하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선행기술문헌들의 예로 등록특허 제10-0926801호가 개시되어 있다.

이 등록특허는 인쇄회로기판가루를 담아 공급하도록 된 공급통과, 상기 공급통의 하부에서 분리작업을 하는 수조와, 상기 인쇄회로기판을 흘려 보내도록 공급통을 개폐하는 개폐판과, 상기 공급통의 내부에 회전운동하는 교반막대와, 상기 수조의 상부에 부유되는 인쇄회로기판가루와 물을 배출구방향으로 밀어주는 분사노즐과, 상기 수조의 내부 바닥을 긁어 침전된 금속을 이송시키는 이송콘베이어와, 상기 이송콘베이어의 끝나는 부분에 경사지게 연결되는 배출콘베이어와, 상기 수조 내에 기포를 발생시키는 에어공급관으로 구성된다.

그러나, 이 종래기술은 일부 미세한 금속성분(주로 구리)이 인쇄회로기판가루와 동시에 부유하여 함께 배출되어 금속성분(주로 구리)의 회수율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 핸드폰과 같은 소형전자제품의 소형 인쇄회로기판에 실장된 부품들을 효율적으로 분리할 수 있는 기술에 대한 요구도 커지고 있는 실정이다.

등록특허 제10-0926801호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 인쇄회로기판에 실장된 부품을 분리하고, 부품이 분리된 인쇄회로기판에 함유된 구리가 비중차이로 인해 용이하게 선별되므로, 구리의 회수율이 향상될 뿐만 아니라 자원을 절약할 수 있는 인쇄회로기판의 구리 선별방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 특정한 장점들 및 신규한 특징들이 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법은, 부품이 실장된 인쇄회로기판을 절단하는 단계와, 상기 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하는 단계와, 상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 파쇄하는 단계와, 상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계와, 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 부품이 실장된 인쇄회로기판을 절단하는 단계는, 상기 부품이 실장된 인쇄회로기판을 가로 및 세로 40~60mm 이하의 크기로 절단할 수 있다.

상기 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하는 단계는, 상기 절단된 인쇄회로기판에 열과 외력을 가하여 상기 인쇄회로기판으로부터 상기 부품을 분리시킬 수 있다.

상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 파쇄하는 단계는, 상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 가로 및 세로 1~7mm 이하의 크기로 파쇄할 수 있다.

상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계는, 상기 파쇄된 인쇄회로기판에 분쇄와 분급이 동시에 이루어질 수 있다.

상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계는, 상기 파쇄된 인쇄회로기판을 가로 및 세로 0.1~0.9mm 이하의 크기로 분쇄할 수 있다.

상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계는, 회전속도를 이용하여 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 상기 구리를 선별할 수 있다.

상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계는, 물 또는 공기의 유량을 조절하여 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 상기 구리를 선별할 수 있다.

상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계는, 물질의 밀도차이를 이용하여 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 상기 구리를 선별할 수 있다.

본 발명에 따르면 본 발명은 인쇄회로기판에 실장된 부품을 분리하고, 부품이 분리된 인쇄회로기판에 함유된 구리가 비중차이로 인해 용이하게 선별되므로, 구리의 회수율이 향상될 뿐만 아니라 자원을 절약할 수 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법의 부품분리장치는 기존의 부품분리 장치와 달리 인쇄회로기판이 연속적으로 공급되어 부품분리 공정이 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법의 부품분리장치는 다양한 크기의 인쇄회로기판을 일정한 규격으로 재단하거나 분쇄할 수 있기 때문에 인쇄회로기판의 크기와 상관없이 효율적으로 부품을 분리하는 장점도 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법의 부품분리장치는 부품이 분리되기 전 인쇄회로기판이 투입되는 경로와 부품이 분리된 후 인쇄회로기판이 배출되는 경로가 직교하도록 형성되기 때문에 부품분리장치를 소형화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법의 일 실시예의 블록도,
도 2는 도 1에 따른 분리단계의 부품분리장치 내부를 개략적으로 나타내는 단면도,
도 3은 도 2에 따른 부품분리장치의 분류상태를 나타내는 사용상태도,
도 4는 도 3에 따른 부품분리장치의 "A" 부분을 확대한 확대도,
도 5a 내지 도 5h는 인쇄회로기판의 구리 선별방법의 각 공정별 산물을 예시한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법의 일 실시예의 블록도, 도 2는 도 1에 따른 분리단계의 부품분리장치 내부를 개략적으로 나타내는 단면도, 도 3은 도 2에 따른 부품분리장치의 분류상태를 나타내는 사용상태도, 도 4는 도 3에 따른 부품분리장치의 "A" 부분을 확대한 확대도, 도 5a 내지 도 5h는 인쇄회로기판의 구리 선별방법의 각 공정별 산물을 예시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법은, 도 1 내지 도 5h에 도시된 바와 같이 부품이 실장된 인쇄회로기판을 절단하는 단계(S100)와, 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하는 단계(S200)와, 부품이 분리된 인쇄회로기판을 파쇄하는 단계(S300)와, 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계(S400)와, 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계(S500)를 포함하여 이루어진다.

부품(220)이 실장된 인쇄회로기판(200)은 도 5a에 도시된 바와 같다.

절단단계(S100)는 부품(220)이 실장된 인쇄회로기판(200)을 절단하는 단계로, 도 5b에 도시된 바와 같다.

인쇄회로기판(200)은 다양한 종류의 전기/전자제품에 포함되어 있는 것으로, 가로 및 세로 최대 300mm 정도의 크기로 이루어져 분리단계(S200)의 부품분리장치(100)에 투입하기에 앞서 절단장치(shredder)를 이용하여 가로 및 세로 최대 40~60mm 이하의 크기로 절단된다.

분리단계(S200) 절단단계(S100)에서 절단된 인쇄회로기판(200)의 부품(220)을 분리시키는 단계로, 도 5c에 도시된 바와 같다.

구체적으로 살펴보면, 가로 및 세로가 최대 40~60mm 이하의 크기로 절단된 인쇄회로기판(200)은 부품분리장치(Electronic Components disassembly apparatus, 100)를 이용하여 부품(220)을 분리시킨다.

부품분리장치(100)로 인해 인쇄회로기판(200)에 분리된 부품(220)은 도 5d에 도시된 바와 같다.

부품분리장치(100)는 제1피더(110), 제2피더(120), 구동부(130), 부품분리부(140), 가열부(150), 배출부(160)로 구성될 수 있다.

제1피더(110)는 부품이 실장된 인쇄회로기판(200)이 투입될 수 있다. 인쇄회로기판(200)은 기구적인 수단 또는 솔더(solder)에 의해서 복수개의 부품(220)이 결합되거나 부착되며 분리 가능한 모든 전자부품을 포함할 수 있다. 이 때, 분리하고자 하는 부품이 실장된 상태에서 일정한 크기로 파쇄되거나 잘게 잘려진 인쇄회로기판(200)이 제1피더(110)로 투입될 수 있다.

제1피더(110)는 깔때기 형상으로, 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)의 상부에 설치될 수 있다. 제1피더(110)에 투입되는 인쇄회로기판(200)은 대형 또는 중형의 인쇄회로기판을 1차로 파쇄한 것이거나 소형 인쇄회로기판 또는 소형 인쇄회로기판을 잘게 분쇄한 것이며, 아래에서 설명하게 되는 부품분리부(140)에 형성된 복수의 제2배출구(141c)의 직경(약 10mm) 보다 크게 파쇄되는 것이 바람직하다. 제1피더(110)의 이송경로는 제2피더(120)의 이송경로 또는 부품분리부(140)의 이송경로와 상이하게 형성되거나 나란하지 않게 형성되는 것이다.

제2피더(120)는 제1피더(110)와 연결되고, 제1피더(110)로부터 투입되는 인쇄회로기판(200)을 일방향 즉, 배출부(160)방향으로 이송시킨다. 여기서, 파쇄된 인쇄회로기판(200)이 제1피더(110)에서 제2피더(120)까지 도달하는 경로는 수직 또는 상하방향으로 형성될 수 있다. 반면에, 제2피더(120)에서부터 배출부(정확하게는 제1배출부, 161)까지의 경로는 수평으로 또는 좌우방향으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)는 부품이 분리되기 전 인쇄회로기판(200)이 투입되는 경로와 부품이 분리되는 경로 내지 부품이 분리된 후 인쇄회로기판(200)이 배출되는 경로가 직교 또는 교차하도록 형성되기 때문에 부품분리장치의 길이를 줄일 수 있고, 소형화할 수 있다. 즉, 제1피더(110)에서 제2피더(120)까지의 경로와 제2피더(120)에서부터 제1배출부(161)까지의 경로가 일직선 상에 형성된 장치보다 제1피더(110)에서 제2피더(120)까지의 경로와 제2피더(120)에서부터 제1배출부(161)까지의 경로가 수직으로 꺾이게 형성된 장치가 훨씬 작은 길이를 가지도록 형성될 수 있다.

제2피더(120)는 스크류(screw) 형태로, 아래에서 설명하게 되는 구동부(130)의 구동축(134)에 장착되거나 구동축(134)에 의해 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 한편, 제2피더(120)는 구동부(130)의 구동축(134)과 분리된 별도의 회전축(미도시)에 형성되어 회전할 수도 있다. 이 경우, 별도의 회전축과 구동부(130)의 구동축(134)은 체인 또는 벨트 등에서 서로 연결될 수 있고, 별도의 회전축은 별도의 구동부(미도시)에 의해 회전할 수 있다.

제2피더(120)는 제1피더(110)로부터 투입되어 배출되는 인쇄회로기판(200)을 도면을 기준으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이송시켜 부품분리부(140)로 전달할 수 있다.

구동부(130)는 제2피더(120)에 동력을 전달하도록 연결되고, 제2피더(120)를 회전 구동시킬 수 있다. 구동부(130)는 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)의 내부에 설치될 수 있다. 구동부(130)는 구동모터(131), 제1풀리(132), 제2풀리(133), 구동축(134) 및 벨트(135)로 이루어진다. 구동모터(131)는 제2피더(120)의 이송을 구동시키는 구동원으로, 공급되는 전원으로 구동된다.

제1풀리(132)는 구동모터(131)의 끝단에 설치되어 회전이 가능하다. 구체적으로 살펴보면, 제1풀리(132)는 구동모터(131)에 형성된 회전축에 설치되어 회전축으로부터 동력을 전달받아서 회전된다. 제1풀리(132)는 구동모터(131)로 인해 1차적으로 회전된다. 제2풀리(133)는 제1풀리(132)와 이격되게 배치되고, 제1풀리(132)와 함께 회전이 가능하다. 제2풀리(133)는 제2피더(120)와 동일한 높이로 이루어진다. 이는 제2피더(120)에 형성되는 구동축(134)이 제2풀리(133)에 편심없이 고정되기 위함이다.

구동축(134)은 제2풀리(133)에 고정되고, 제2풀리(133)의 회전으로 일방향으로 회전된다. 구동축(134)은 높이보다 길이방향으로 길게 형성되는 것으로, 구동축(134)의 일단부는 제2풀리(133)에 고정되고, 타단부는 아래에서 설명하게 되는 제1배출구(141b)부위에 고정된다.

벨트(135)는 제1풀리(132)와 제2풀리(133)를 연결하고, 제1풀리(132)의 회전력을 제2풀리(133)로 전달한다. 본 발명은 제2피더(120)의 이송을 구동시키기 위해 벨트(135)로 예시하고 있으나, 제2피더(120)의 이송을 구동시킬 수 있는 것이라면, 체인 등은 물론 다른 구성으로도 바뀔 수 있다.

부품분리부(140)는 제2피더(120)와 연결되되, 구동부(130)와 상이하게 연결되고, 제2피더(120)로부터 이송되는 분쇄된 인쇄회로기판(200)이 유입될 수 있다. 부품분리부(140)는 케이스(141)와 브러쉬(142)로 구성된다. 케이스(141)는 원통 형상으로, 내부에 나선형 강선(141d)이 돌출 형성될 수 있으며, 필요에 따라 없을 수도 있다.

분리하고자 하는 부품(220)이 실장된 인쇄회로기판(200)은 부품분리부(140)의 내부에 수용되어 도면을 기준으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이송되면서 돌출 형성된 강선(141d)에 의해 마찰력을 전달받거나, 전달력을 받을 수 있다. 부품(220)이 실장된 인쇄회로기판(200)은 부품분리부(140)에 내장되는 동안 블레이드(142b)와 강선(141d)사이에 반복적으로 발생되는 마찰력 또는 전단력으로 인해 인쇄회로기판(200)에 실장된 부품(220)이 분리될 수 있다.

나선형 강선(141d)은 피치 또는 각도에 따라 인쇄회로기판(200)의 이송속도를 조절할 수 있다. 이는 아래에서 설명하게 되는 제어부(170)와 같이 부품분리부(140)에 수용되는 인쇄회로기판(200)으로부터 부품(220)을 분리하기 위해 케이스(141)의 내부에 인쇄회로기판(200)의 수용시간을 조절하여 부품의 회수율을 높이기 위함이다.

브러쉬(142)는 케이스(141)에 내장되는 회전축(142a)과 회전축(142a)에 형성되는 적어도 하나의 블레이드(142b)로 이루어진다. 블레이드(142b)는 와이어나 플라스틱 재질 등으로 형성될 수 있고, 회전축(142a)에 직접 형성되거나 회전축(142a)과 함께 회전하도록 회전축(142a) 상에 끼움결합될 수 있다. 블레이드(142b)는 회전축(142a)의 길이방향으로 형성될 수 있다. 블레이드(142b)는 회전축(142a)과 함께 회전되어 인쇄회로기판(200)의 표면을 쓸어내기 때문에 작은 부품(220)이라도 인쇄회로기판(200)으로부터 분리시킬 수 있다.

블레이드(142b)는 부품분리부(140)의 내면에 돌출형성된 강선(141d)을 지나칠 정도의 길이로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 블레이드(142b)의 끝단부가 강선(141d)에 닿아 부품(220)이 실장된 인쇄회로기판(200)에 마찰력 또는 전단력을 전달시키기 위함이다. 블레이드(142b)는 마찰력 또는 전단력을 전달함과 동시에 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(210)을 제1배출부(161)로, 인쇄회로기판(200)으로부터 분리된 부품(220)을 제2배출부(162)로 각각 이송시킬 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 블레이드(142b)는 회전축(142a) 상에 일정한 간격으로 복수개가 형성될 수 있으며, 회전축(142a)의 길이방향 전체에 걸쳐 스크류 형태로 형성될 수도 있다. 블레이드(142b)의 모양, 개수 등은 요구되는 부품분리효율에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다.

케이스(141)는 한 개의 유입구(141a)와 두 개의 배출구(141b, 141c)가 각각 형성되고, 한 개의 유입구(141a)로 제2피더(120)로부터 이송되는 인쇄회로기판(200)이 유입될 수 있다. 제2배출구(141c)는 케이스(141)의 외주면에 적어도 한 개 이상으로, 제2배출부(162)와 연통되게 형성될 수 있다. 제2배출구(141c)는 직경이 약 10mm로, 인쇄회로기판(200)의 크기보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(200)이 부품(220)과 섞여서 제2배출구(141c)를 통과하여 배출되지 않도록 하기 위함이다. 적어도 한 개 이상의 제2배출구(141c)는 나선형 강선(141d)들 사이에 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명은 케이스(141)가 부품분리부(140)에 고정되지만, 경우에 따라서 회전할 수도 있도록 형성될 수 있다. 이때, 케이스(141)는 회전이 가능하면 브러쉬(142)의 회전방향과 반대방향으로 회전되는 것이 바람직하다.

가열부(150)는 부품분리부(140)와 이격되게 배치되고, 부품분리부(140)에 유입되는 인쇄회로기판(200)에 열을 가할 수 있다. 가열부(150)는 적외선 히터(Infrared heater, IR 히터) 등이 사용될 수 있다.

가열부(150)는 인쇄회로기판(200)에 솔더(solder)를 통해 결합된 부품(220)을 인쇄회로기판(200)으로부터 용이하게 분리시키기 위해 솔더(solder)가 용융될 때까지 열을 가한다. 가열부(150)는 솔더(solder)가 녹을 수 있도록 솔더의 용융점 이상으로 가열하되, 인쇄회로기판(200)이 타거나 손상되지 않는 온도까지 가열하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 가열부(150)는 250℃이상으로 가열할 수 있다. 가열부(150)는 솔더의 용융점 이상, 인쇄회로기판(200)의 손상을 방지할 수 있는 온도를 유지하도록 제어될 수 있다.

가열부(150)는 인쇄회로기판(200)이 유입되는 부품분리부(140)의 유입구(141a)에서 인쇄회로기판(210)이 배출되는 부품분리부(140)의 제1배출구(141b)로 갈수록 온도가 낮아지도록 제어되는 것이 바람직하다. 이는 부품분리부(140)의 유입구(141a)에 유입되는 인쇄회로기판(200)에 실장된 부품(220)의 실장상태가 단단하여 고온으로 가열하지만, 이후에는 솔더(solder)가 어느 정도 녹아서 부품(220)의 결합상태가 약하게 변형되어 있기 때문에 가열부(150)는 중온 및 저온으로 가열하면 솔더(solder)를 녹여도 무방하다. 이로 인해 가열부(150)는 불필요한 열을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 장시간동안 사용할 수 있다.

본 발명은 가열부(150)가 높이보다 길게 길이방향으로 형성되어 부품분리부(140)에 내장된 인쇄회로기판(200)에 열을 가하는 것으로 예시하고 있으나, 부품분리부(140)에 내장된 인쇄회로기판(200)에 열을 가할 수 있는 것이라면 가열부(150)가 구획되는 등의 다른 형상으로도 바뀔 수 있다.

가열부(150)는 부품분리부(140)의 회전축(142a)을 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다. 방사형으로 배치된 가열부(150)는 부품분리부(140)에 내장된 인쇄회로기판(200)에 고르게 열을 가할 수 있어 솔더(solder)를 녹일 수 있다.

배출부(160)는 적어도 두 개로 형성될 수 있으며, 부품분리부(140)의 두 개의 배출구(141b, 141c) 중 어느 한 개의 배출구(141b)와 연통되게 형성되고, 부품분리부(140)의 두 개의 배출구(141b, 141c) 중 다른 한 개의 배출구(141c)와 연통되게 형성될 수 있다.

두 개의 배출부(160)는 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(210)이 배출되는 제1배출부(161)와 인쇄회로기판(200)으로부터 분리되는 부품(220)이 배출되는 제2배출부(162)로 이루어진다. 제1배출부(161)와 제2배출부(162)는 제1피더(110)와 같이 깔때기 형상으로, 제1배출부(161)는 구동부(130)의 제1풀리(132)와 대응되는 위치에 배치되고, 제2배출부(162)는 부품분리부(140)의 하부에 각각 배치될 수 있다.

제1배출부(161)의 일단부는 부품분리부(140)의 제1배출구(141b)와 연통되고, 타단부는 외부로 노출될 수 있다. 제1배출부(161)로부터 배출되는 인쇄회로기판(210)은 제1배출부(161)와 하부방향으로 이격되게 배치되는 별도의 구성으로 떨어져 포집될 수 있다. 제2배출부(162)는 부품분리부(140)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 이는 부품분리부(140)의 제2배출구(141c)를 통해 배출되는 복수개의 부품(220)이 외부로 떨어지지 않도록 하기 위함이다.

제어부(170)는 구동부(130)와 이격되게 배치되고, 구동부(130)의 구동과 가열부(150)의 온도를 제어할 수 있다. 제어부(170)는 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)의 상부에 설치되되, 구동부(130)의 구동모터(131)의 상부에 이격되게 배치될 수 있다.

제어부(170)는 구동부(130)의 구동을 제어하는 것으로, 이는 구동부(130)의 구동으로 인해 이송되는 제2피더(120)와 브러쉬(142)의 회전속도 및 회전방향(정회전/역회전)을 제어할 수 있다

파쇄단계(S300)는 분리단계(S300)에서 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(210)을 파쇄하는 단계로, 도 5e에 도시된 바와 같다.

구체적으로 살펴보면, 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(210)은 파쇄장치(cut crusher)를 이용하여 가로 및 세로가 1~7mm 이하의 크기로 파쇄되어 금속과 비금속 즉, 구리, 플라스틱 및 세라믹이 단체분리될 수 있다.

파쇄장치(cut crusher)는 회전이 가능한 회전날과 고정되는 고정날이 각각 내부에 구비되고, 회전날과 고정날로 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(210)을 파쇄할 수 있다. 회전날과 고정날은 회전축을 중심으로 방사형으로 배치되는데, 고정날은 간격조절이 가능하여 인쇄회로기판(210)의 파쇄크기를 조절할 수 있다.

분쇄단계(S400)는 파쇄단계(S300)에서 파쇄된 인쇄회로기판(210)을 분쇄하는 단계로, 도 5f에 도시된 바와 같다.

구체적으로 살펴보면, 파쇄된 인쇄회로기판(210)은 구리, 플라스틱 및 세라막의 단체분리를 위하여 분쇄장치(mill)를 이용하여 가로 및 세로 0.1~0.9 mm 이하의 크기로 분쇄될 수 있다. 분쇄장치(mill)는 분쇄와 분급이 동시에 이루어지는 기류식 분쇄장치로서, 미분 생성이 유리하도록 설계되는 것이 바람직하다.

기류식 분쇄장치는 내부에 분쇄로터와 분급로터가 각각 구비되고, 분쇄로터와 분급로터의 각각 회전수의 조절이 가능하여 분쇄물의 입도를 조절할 수 있다. 기류식 분쇄장치는 전단력을 메커니즘으로 하는 것으로, 2000 rpm이상의 고속으로 회전하는 날과 고정날 사이의 미세 간극을 통해 분쇄가 진행되어 인쇄회로기판의 금속/비금속층 분리가 원활하게 일어날 수 있게 한다.

선별단계(S500)는 분쇄단계(S400)에서 분쇄된 인쇄회로기판(210)으로부터 구리를 물질의 비중(밀도)차이로 선별하는 단계이다.

구체적으로 살펴보면, 구리는 분쇄된 인쇄회로기판(210)이 선별장치(gravity concentrator)를 통해 혼합된 구리, 플라스틱 및 세라믹으로부터 비중의 차이로 인해 선별될 수 있다.

혼합된 구리, 플라스틱 및 세라믹 등의 두 종류 이상의 물질은 서로 다른 비중 (밀도)을 가지고 있고, 이들 물질에 외력을 가하면 비중차이에 의하여 물질간에 서로 다른 운동을 하게 된다. 이 원리를 이용하여 원하는 물질을 선별하는 것을 비중선별이라 한다.

비중선별은 일반적으로 유체 안에서 이루어지며, 유체로는 물 또는 공기가 사용되고, 비중에 의한 선별 가능성은 입자 크기와 물질의 밀도에 달려 있다. 선별장치(gravity concentrator)는 원심분리 비중선별장치로, 동력 장치와 빠르게 회전하는 여러 개의 홈으로 파인 원뿔형 형상의 원통을 포함하고 있다.

원심분리 비중선별장치는 bowl타입으로, 주로 knelson concentrator가 사용된다. 원심분리 비중선별장치가 작동되는 과정은 먼저 투입구를 통해 25~35% 정도의 입자를 포함하고 있는 슬러리를 투입하면서, 원심분리 비중선별장치에 전원을 연결하여 가동시키면, 원뿔형 형상의 원통 바깥으로 입자가 완전히 물에 씻겨 나갈 때까지 유지시키면서 선별을 진행한다.

원심분리 비중선별장치는 원심력의 영향하에서 비중차이에 의하여 입자들이 분리되는 원리를 이용한 것으로, 원심분리 비중선별장치의 중앙에 뚫린 원뿔형상의 원통 안쪽의 벽을 따라 수평하게 파인 여러 개의 홈으로 이루어져 있고, 원뿔형상의 원통 회전속도(rpm)를 조절할 수 있다. 이때, 비교적 무거운 입자는 벽 쪽으로 밀려나 홈 사이에 끼어있는 상태로 남게 되고, 가벼운 입자들은 흐르는 물과 함께 배출구로 나가게 된다. 원뿔형상의 원통은 압력이 가해진 물로 인하여 물재킷이 형성되며, 이것으로 둘러 쌓이게 되고, 이는 물이 원뿔형상의 통안의 구멍을 통해 빠져나가 무거운 입자 층의 유동이 유지되도록 하는 역할을 하게 된다. 즉, 여기서 수압은 원심력에 반하는 힘으로 작용하게 되고, 이 상반되는 힘은 강하게 응축되어 모아진 입자들을 방해하기에 충분하다.

유동층 내에서 가벼운 입자들은 밀려들어 온 무거운 입자들에 의해 대체되고, 결과적으로 원통 안에는 무거운 입자만 남게 된다. 가동이 완료되면 원심분리 비중선별장치를 중단시키고, 원뿔형상의 원통을 꺼내서 남아있는 무거운 입자만 씻어내어 선별된 광물을 얻을 수 있다.

이러한 원심분리 비중선별장치는 도 5g에 도시된 바와 같이, 구리의 품위가 85% 이상인 입자와 도 5h에 도시된 바와 같이, 비금속 즉, 플라스틱 및 세라믹 등을 얻을 수 있다. 제련소에서는 품위가 30% 이상 되는 구리가 포함되어 있는 폐자원을 반입하며, 품위가 증가할수록 매입하는 단가가 증가하기 때문에 품위가 85% 이상인 본 공정 산물은 매입단가가 높을 것으로 예상된다. 본 발명의 선별장치는 다른 기타 선별기와는 다르게, 회수 가능한 입자크기의 범위가 넓고, 높은 비율로 농축이 가능하다.

본 발명은 물질의 비중차이를 이용하여 구리를 선별하는 것으로 예시하고 있으나, 물질의 비중차이를 이용하는 것이라면 철, 알루미늄 등의 다른 금속도 선별할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

S100 : 절단단계 S200 : 분리단계
S300 : 파쇄단계 S400 : 분쇄단계
S500 : 선별단계
100 : 인쇄회로기판의 부품분리장치 110 : 제1피더
120 : 제2피더 130 : 구동부
131 : 구동모터 132 : 제1풀리
133 : 제2풀리 134 : 구동축
135 : 벨트 140 : 부품분리부
141 : 케이스 141a : 유입구
141b : 제1배출구 141c : 제2배출구
141d : 강선 142 : 브러쉬
142a : 회전축 142b : 블레이드
150 : 가열부 160 : 배출부
161 : 제1배출부 162 : 제2배출부
170 : 제어부 200 : 부품이 실장된 인쇄회로기판
210 : 부품이 분리된 인쇄회로기판 220 : 부품

Claims (9)

1. 부품이 실장된 인쇄회로기판을 절단하는 단계와,
   상기 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품분리장치가 부품을 분리하는 단계와,
   상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 파쇄하는 단계와,
   상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계와,
   상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계를 포함하고,
   상기 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품분리장치가 부품을 분리하는 단계에서 나선형 강선 및 브러쉬를 포함하는 상기 부품분리장치의 내부를 따라 이동하는 상기 인쇄회로기판의 수용시간을 조절하여 부품의 회수율을 높이기 위해 상기 부품분리장치의 제어부에 의해 상기 부품분리장치의 부품분리부 내부의 브러쉬의 회전속도 및 회전방향이 제어되어 상기 인쇄회로기판의 이송속도가 조절되고,
   상기 부품분리장치는 나선형 피더를 포함하고,
   상기 나선형 피더 및 상기 브러쉬는 상기 부품분리장치를 관통하는 하나의 샤프트에 형성되고,
   상기 제어부에 의해 상기 샤프트는 회전하고,
   상기 샤프트의 회전에 의해 상기 나선형 피더 및 상기 브러쉬가 회전하고,
   상기 나선형 피더의 회전에 의해 상기 인쇄회로기판은 상기 부품분리부로 이동되고,
   상기 나선형 강선이 위치하는 상기 부품분리부에서의 상기 브러쉬의 회전에 의해 상기 인쇄회로기판이 이송되는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 부품이 실장된 인쇄회로기판을 절단하는 단계는,
   상기 부품이 실장된 인쇄회로기판을 가로 및 세로 40~60mm 이하의 크기로 절단하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하는 단계는,
   상기 절단된 인쇄회로기판에 열과 외력을 가하여 상기 인쇄회로기판으로부터 상기 부품을 분리시키는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 파쇄하는 단계는,
   상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 가로 및 세로 1~7mm 이하의 크기로 파쇄하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계는,
   상기 파쇄된 인쇄회로기판에 분쇄와 분급이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계는,
   상기 파쇄된 인쇄회로기판을 가로 및 세로 0.1~0.9mm 이하의 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계는,
   회전속도를 이용하여 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 상기 구리를 선별하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계는,
   물 또는 공기의 유량을 조절하여 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 상기 구리를 선별하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계는,
   물질의 밀도차이를 이용하여 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 상기 구리를 선별하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.

Images