KR102281048B1 - 인쇄회로기판 분쇄 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 인쇄회로기판 분쇄 장치는 분쇄할 대상물을 안내하는 호퍼, 호퍼 아래에 형성되어 호퍼를 통해 공급되는 대상물을 분쇄하는 분쇄부, 및 분쇄부로부터 분쇄물을 수용하여 배출하는 배출부를 포함하고, 분쇄부는 상부에 고정되고 아랫면에 요철부가 형성되고 요철부는 복수의 돌출부 및 복수의 돌출부 사이에 형성되는 만입부를 포함하는 스테이터, 하부에 장착되고 윗면에 요철부에 대응하는 대응 요철부가 형성되는 회전 가능한 로터 및 로터의 중앙 상부에 형성되고, 스테이터의 중심을 관통하며, 상단부는 좁고 하단부는 넓게 형성되고, 호퍼의 하부에서 대상물을 공급받는 투입부를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 인쇄회로기판 분쇄 장치에 따르면, 높은 입도 구간에서 구리의 단체분리가 가능하므로 이에 의한 전처리 후에 건식제련공정 또는 습식제련공정으로 구리를 회수하게 된다면 구리의 회수율 향상 및 환경오염 물질을 감소시킬 수 있다.

Description

인쇄회로기판 분쇄 장치{Grinding Apparatus for Printed Circuit Boards}

본 발명은 인쇄회로기판 분쇄 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 폐 인쇄회로기판에서 구리를 회수할 때 미립으로 분쇄하지 않고도 구리를 단체 분리할 수 있는 분쇄 장치에 관한 것이다.

기술의 발달이 진행되면서 전기·전자 제품의 사용량이 증가하고 있으며, 대량의 전자폐기물이 지속적으로 발생한다. 대부분의 전기·전자제품에는 부품 간 회로를 연결하기 위해 실장인쇄회로기판(Printed Circuit Board Assembly; PCBA)이 쓰인다. 실장인쇄회로기판은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)과 전자부품(Electronic Components; ECs)으로 구성되어 있다. 상기 PCB에는 다량의 고품위의 구리가 에폭시 수지, 유리 섬유에 함침되어 있는 적층 구조이며, 여기에는 유해물질이 함유되어 있을 수 있다. 따라서 전처리 공정에서 구리가 단체분리 된다면 후처리 공정의 효율이 상승하며 유기물질과 같은 비금속 물질과의 선별이 용이해진다.

종래에는 주로 건식고온용융방법으로 구리를 회수하고 있으며, 이는 고가의 제련로 설치, 대기 오염, 슬래그 발생 및 낮은 회수율 등의 단점이 있었다. 또한 습식제련방법은 높은 회수율을 위해 에폭시 수지 및 유리 섬유로 둘러싸인 금속 성분의 단체분리가 선행되어야 하는 단점이 있다. 또한 이 경우 150 ㎛ 이하까지 분쇄해야 하며, 미립화 과정에서 많은 양의 에너지가 소모되고 비산으로 인해 금속이 유실되는 문제점이 존재하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄회로기판을 전단식으로 분쇄하여 비교적 큰 입자로 구리를 분리할 수 있는 전처리 장치인 인쇄회로기판 분쇄 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 인쇄회로기판 분쇄 장치는 분쇄할 대상물을 안내하는 호퍼, 상기 호퍼 아래에 형성되어 상기 호퍼를 통해 공급되는 대상물을 분쇄하는 분쇄부, 및 상기 분쇄부로부터 분쇄물을 수용하여 배출하는 배출부를 포함하고, 상기 분쇄부는 상부에 고정되고 아랫면에 요철부가 형성되고 상기 요철부는 복수의 돌출부 및 상기 복수의 돌출부 사이에 형성되는 만입부를 포함하는 스테이터, 하부에 장착되고 윗면에 상기 요철부에 대응하는 대응 요철부가 형성되는 회전 가능한 로터 및 상기 로터의 중앙 상부에 형성되고, 상기 스테이터의 중심을 관통하며, 상단부는 좁고 하단부는 넓게 형성되고, 상기 호퍼의 하부에서 상기 대상물을 공급받는 투입부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 요철부는 균등한 면적의 복수의 구역으로 구분되고, 상기 복수의 구역은 상기 스테이터의 중심으로부터 반지름 방향으로 연장하는 경계선을 기준으로 구분될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 구역에 형성되는 돌출부와 만입부는 각 구역 별로 일측 경계선과 평행한 방향으로 연장하되, 인접한 구역의 돌출부와 만입부는 다른 방향으로 연장할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 로터는 상하 이동이 가능하도록 나사부를 포함하여 상기 대응 요철부와 상기 요철부 사이의 간격을 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 투입부를 세로로 자른 단면은 사다리꼴 형태이고, 상기 투입부와 상기 스테이터 내측면 사이에는 유입 공간이 형성되고, 상기 유입 공간은 상기 스테이터와 상기 로터 사이의 갭과 연통할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배출부는 상기 갭과 연통하고, 공기 주입구 및 배출구를 포함하며, 상기 갭에서 낙하하는 분쇄물은 상기 공기 주입구에서 주입된 공기에 의해 상기 배출구로 이동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테이터는 측면에 복수의 고정핀이 형성되어 장치 구동 시 발생하는 반발력을 감소시키고, 상부에 복수의 용수철이 형성되어 장치 구동에 의한 상하 방향 충격을 완화할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 로터의 회전축은 수직 방향으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 인쇄회로기판 분쇄 장치에 따르면, 높은 입도 구간에서 구리의 단체분리가 가능하므로 이에 의한 전처리 후에 건식제련공정 또는 습식제련공정으로 구리를 회수하게 된다면 구리의 회수율 향상 및 환경오염 물질을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 분쇄 장치의 측면도다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 단면도다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 요철부 및 로터의 대응 요철부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 요철부와 로터의 대응 요철부 사이에서 인쇄회로기판이 분쇄되는 과정을 나타낸 상세 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부의 상면도다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 상면도다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 분쇄 장치(1)의 측면도다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 분쇄 장치(1)는 입구(110)가 넓고 연결부(130)는 좁은 형태로 형성되는 호퍼(100)가 상부에 형성된다. 상기 입구(110)가 위쪽에, 상기 연결부(130)는 아래쪽에 형성되고, 상기 입구(110)와 연결부(130) 사이에는 깔때기 형태의 경사부(120)가 형성된다.

상기 호퍼(100)의 하부에는 상기 연결부(130)와 연결되어 상기 호퍼(100)를 통해 공급되는 대상물을 분쇄하는 분쇄부(200)가 형성된다. 상기 분쇄부(200)는 상기 연결부(130)와 직접 연결되는 스테이터(210) 및 상기 스테이터(210) 아래에 설치되어 회전되는 로터(260)를 포함한다. 상기 로터(260)는 모터에 의해 회전함으로써 상기 스테이터(210)와 상기 로터(260) 사이에 공급되는 대상물에 전단력을 가하고 분쇄할 수 있다.

상기 스테이터(210)와 로터(260) 사이에는 갭(G)이 형성되고, 호퍼(100)로부터 투입된 분쇄 대상물은 상기 로터(260)가 회전하면서 상기 갭(G)에서 분쇄되어 배출부(300)를 통해 바깥으로 배출될 수 있다.

도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 단면도이며, 이는 분쇄부(200)를 구체적으로 도시한다.

상기 분쇄부(200)는 상부에 고정되어 있는 스테이터(210), 상기 스테이터(210) 아래에서 회전하는 로터(260), 및 상기 로터(260)의 상부에 형성되고 상기 스테이터(210)의 중앙 개구(211)를 관통하는 투입부(290)를 포함할 수 있다.

상기 중앙 개구(211)와 투입부(290) 사이에는 일정 거리만큼 이격된 투입 간격(D)이 형성될 수 있다. 상기 스테이터(210)와 로터(260) 형성된 갭(G)은 조절이 가능하고, 이는 로터(260) 하부를 나사회전함으로써 회전축 방향으로 위치를 조절할 수 있다.

상기 투입부(290)는 상부는 좁고 하부는 넓은 형태의 원뿔대를 포함하고, 상기 원뿔대 위에 대상물의 원활한 투입을 돕기 위해 볼록한 면을 포함하는 구성을 더 포함할 수 있다. 따라서 상기 투입부(290)의 원뿔대를 회전축 방향으로 자른 세로 단면은 사다리꼴이다. 상기 중앙 개구(211)로 투입된 대상물은 상기 투입부(290)의 경사진 양 측면을 따라 미끄러져 내려가며, 갭(G)으로 유입될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 요철부 및 로터의 대응 요철부를 도시한 도면이다. 우측의 스테이터(210)는 요철부(220)가 형성된 하부면이 도시되었고, 좌측의 로터(260)는 상기 요철부(220)에 대응하는 대응 요철부(270)가 형성된 상부면이 도시되었다.

상기 스테이터(210)는 하부면에 요철부(220)를 포함하고, 상기 요철부(220)는 다수의 구역으로 구획될 수 있다. 상기 다수의 구역은 제1 경계선(230)들로 구분될 수 있고, 상기 제1 경계선(230)은 요철부(220)가 형성하는 원의 중심으로부터 반지름 방향으로 연장하는 선일 수 있다. 도 3에서는 8개의 제1 경계선(230)이 상기 요철부(220)를 총 8개 구역으로 구분하도록 도시하였으나, 구역의 개수는 변경될 수 있다.

상기 로터(260)는 하부면에 대응 요철부(270)를 포함하고, 상기 대응 요철부(270)는 다수의 구역으로 구획될 수 있다. 상기 다수의 구역은 제2 경계선(280)들로 구분될 수 있고, 상기 제2 경계선(280)은 대응 요철부(270)가 형성하는 원의 중심으로부터 반지름 방향으로 연장하는 선일 수 있다. 도 3에서는 8개의 제2 경계선(280)이 상기 대응 요철부(270)를 총 8개 구역으로 구분하도록 도시하였으나, 구역의 개수는 변경될 수 있다.

상기 요철부(220)는 복수의 제1 돌출부(221) 및 제1 만입부(222)를 포함하고, 상기 제1 돌출부(221) 및 제1 만입부(222)는 한 방향으로 연장한다. 마찬가지로, 상기 대응 요철부(270)는 복수의 제2 돌출부(271) 및 제2 만입부(272)를 포함하고, 상기 제2 돌출부(271) 및 제2 만입부(272)는 한 방향으로 연장한다.

상기 제1 돌출부(221)와 제2 돌출부(271)는 어느 지점에서 같은 모양이 서로 포개질 수 있도록 형성되고, 상기 제1 만입부(222)와 제2 만입부(272)도 마찬가지다. 상기 로터(260)와 스테이터(210)가 상대 회전하면서 돌출부들이 갭(G)을 사이에 두고 교차하며, 상기 갭(G)에 투입된 인쇄회로기판에 전단력을 가할 수 있다. 이러한 과정에서 인쇄회로기판 분쇄물은 구리가 단체분리된 상태로 갭(G) 외부로 배출될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 요철부와 로터의 대응 요철부 사이에서 인쇄회로기판이 분쇄되는 과정을 나타낸 상세 도면이다.

스테이터(210)의 요철부(220)와 로터(260)의 대응 요철부(270)는 마주보도록 형성되고, 상기 요철부(220)와 대응 요철부(270)의 각 돌출부, 즉 제1 돌출부(221)와 제2 돌출부(271)가 상대운동함으로써 상기 제1 돌출부(221)와 제2 돌출부(271) 사이의 갭(G)에 유입된 대상물(O)들에 전단력이 가해질 수 있다. 상기 대상물(O)은 예를 들면 인쇄회로기판이고, 인쇄회로기판의 경우 구리, FR4(에폭시 수지, 유리 섬유)가 교대로 적층되어 있는 구조인데, 이에 서로 반대방향으로 작용하는 힘, 전단력을 가하여 층분리를 유도함으로써 구리를 단체분리할 수 있다.

스테이터(210)와 로터(260)의 돌출부 사이 간격인 갭(G)은 간격 조절이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 제1 돌출부(221)들 사이에는 제1 만입부(222)가 형성되고, 상기 제2 돌출부(271)들 사이에는 제2 만입부(272)가 형성된다. 상기 돌출부들 간 거리는 일정하게 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부의 상면도다.

상기 배출부(300)는 상기 갭(G)과 연통하고, 공기 주입구(310), 분쇄물 받이(320) 및 배출구(330)를 포함할 수 있다. 상기 공기 주입구(310)에 고압의 바람을 주입하면 갭(G)을 통과한 후 상기 분쇄물 받이(320)에 낙하한 분쇄물들이 배출구(330)로 이동한다. 다만, 도 5에 도시된 회전 화살표는 로터의 회전을 도시할 뿐 분쇄물의 이동 경로를 나타내는 것은 아니다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 상면도다.

상기 스테이터(210)는 측면에 복수의 고정핀(213)이 형성되어 장치 구동 시 발생하는 반발력을 감소시킬 수 있다. 상기 스테이터(210)는 회전하지 않지만 상기 스테이터(210) 아래에서 회전하는 로터(260)에 의해 인쇄회로기판이 분쇄될 때 상기 스테이터(210)에 진동을 전달하기 때문에 상기 고정핀(213)에 의해 강력히 고정하는 것이 바람직하다.

상기 스테이터(210)는 상부에 복수의 용수철(214)이 형성되어 장치 구동에 의한 상하 방향 충격을 완화할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 인쇄회로기판 분쇄 장치(1)는 로터(260)의 회전축이 수직으로 형성되고, 상기 회전축은 실제 사용 시 중력 방향과 일치하도록 설치되는 것이 바람직하다. 종래 분쇄기와 달리 상기 인쇄회로기판 분쇄 장치(1)의 회전축이 수직방향이므로, 부위 별 중력의 영향 차이가 거의 없이 균일한 분쇄 속도와 힘을 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 분쇄 속도에 따른 분쇄물의 입도 분포는 큰 차이가 없으나, 로터의 회전 속도가 빠를수록 분쇄물의 입도가 작았으며, 분쇄물의 구리 품위는 큰 입도에서 높게 분석되었다. 갭(G)이 클수록 분쇄물의 입도는 컸으며, 분쇄물의 구리 품위는 큰 입도에서 높게 분석되었다. 또한 분쇄 횟수가 많을수록 산물의 입도는 작게 산출되었다. 이에 따라 로터의 회전 속도와 갭(G)을 조절하면 큰 입도에서 구리 품위를 농축시켜, 기존 분쇄기와 달리 미분쇄하지 않고도 구리를 다른 물질로부터 단체분리할 수 있을 것으로 기대된다. 이에 따라, 목표 입도 설정 시 이에 적합한 분쇄 횟수를 채택하여 폐회로로 구성하면, 원하는 입도의 분쇄물을 획득할 수 있을 것으로 기대된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 분쇄물의 각 입도 구간 별 단체분리도 측정 시, 단체분리도와 품위를 토대로 목표 입도를 설정하여 로터의 회전 속도, 갭, 분쇄 횟수 등의 최적 조건을 산정할 수 있을 것으로 기대된다.

또한, 단체분리된 구리 입자는 구리가 표면으로 노출되어 침출 및 습식제련 공정의 효율이 상승하고, 단체분리된 분쇄물들은 물질 간의 물리·화학적 특성 차이를 이용하여 쉽게 분리가 가능하다. 따라서 선별 후에 소각 및 열분해 공정 시(건식제련방법) 유기물 제거로 처리량이 감소하며, 유기물로 인한 환경오염 부산물의 저감 및 구리 회수율의 증대 효과를 얻을 수 있다. 마찬가지로, 습식 공정에서도 침출을 방해하는 유기물질의 제거로 회수율 향상을 기대할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

1: 인쇄회로기판 분쇄 장치
100: 호퍼
110: 입구
120: 경사부
130: 연결부
200: 분쇄부
210: 스테이터
220: 요철부
221, 271: 돌출부
222, 272: 만입부
260: 로터
270: 대응 요철부
290: 투입부
300: 배출부
310: 공기 주입구
320: 분쇄물 받이
330: 배출구

Claims (8)

1. 분쇄할 대상물을 안내하는 호퍼;
   상기 호퍼 아래에 형성되어 상기 호퍼를 통해 공급되는 대상물을 분쇄하는 분쇄부; 및
   상기 분쇄부로부터 분쇄물을 수용하여 배출하는 배출부;
   를 포함하되,
   상기 분쇄부는
   상부에 고정되고 아랫면에 요철부가 형성되고 상기 요철부는 복수의 돌출부 및 상기 복수의 돌출부 사이에 형성되는 만입부를 포함하는 스테이터;
   하부에 장착되고 윗면에 상기 요철부에 포개지도록 대응하는 대응 요철부가 형성되는 회전 가능한 로터; 및
   상기 로터의 중앙 상부에 형성되고, 상기 스테이터의 중심을 관통하며, 상단부는 좁고 하단부는 넓게 형성되고, 상기 호퍼의 하부에서 상기 대상물을 공급받는 투입부;
   를 포함하고,
   상기 투입부를 세로로 자른 단면은 사다리꼴 형태이고,
   상기 투입부와 상기 스테이터의 내측면 사이에는 유입 공간이 형성되고,
   상기 유입 공간은 상기 스테이터와 상기 로터 사이의 갭과 연통하고,
   상기 배출부는 상기 갭과 연통하고, 공기 주입구 및 배출구를 포함하며,
   상기 갭에서 낙하하는 분쇄물은 상기 공기 주입구에서 주입된 공기에 의해 상기 배출구로 이동하는,
   인쇄회로기판 분쇄 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 요철부는 균등한 면적의 복수의 구역으로 구분되고, 상기 복수의 구역은 상기 스테이터의 중심으로부터 반지름 방향으로 연장하는 경계선을 기준으로 구분되는,
   인쇄회로기판 분쇄 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 구역에 형성되는 돌출부와 만입부는 각 구역 별로 일측 경계선과 평행한 방향으로 연장하되, 인접한 구역의 돌출부와 만입부는 다른 방향으로 연장하는,
   인쇄회로기판 분쇄 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 로터는 상하 이동이 가능하도록 나사부를 포함하여 상기 대응 요철부와 상기 요철부 사이의 간격을 조절하는,
   인쇄회로기판 분쇄 장치.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 스테이터는 측면에 복수의 고정핀이 형성되어 장치 구동 시 발생하는 반발력을 감소시키고, 상부에 복수의 용수철이 형성되어 장치 구동에 의한 상하 방향 충격을 완화하는,
   인쇄회로기판 분쇄 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 로터의 회전축은 수직 방향으로 형성되는,
   인쇄회로기판 분쇄 장치.
   

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