(57)【要約】【課題】  樹脂表面に設けられた金属皮膜を樹脂から効率的に剥離でき、かつ樹脂のリサイクルを可能とする金属皮膜剥離装置および金属皮膜剥離方法を提供する。【解決手段】  ステージ(10)上に、基体上に金属皮膜が積層されてなる被加工物(101)が保持され。被加工物(101)の近傍に導電体(20)が配置される。互いに所定の距離を隔てて保持された第１の電極(13)及び第２の電極(14)を導電体(20)に接近させ、且つ、導電体(20)と第１及び第２の電極(13,14)とのうちの一方を他方に対して相対的に移動させながら、第１及び第２の電極(13,14)間に放電を生じさせる。次いで、第１及び第２の電極(13,14)間に放電を生じさせた状態で、第１及び第２の電極(13,14)を被加工物(101)に対向する位置に移動させ、被加工物(10)に対して放電によるエネルギーを作用させて金属皮膜を剥離する。【選択図】  図１
2006305832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に金属皮膜が積層されてなる被加工物を保持するステージと、
互いに所定の距離を隔てて保持された第１の電極及び第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に放電エネルギーを供給し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に放電を起こさせる放電エネルギー供給部と、
前記被加工物の近傍に配置された導電体と、
互いに接近した前記導電体と前記第１の電極及び前記第２の電極とのうちの一方を他方に対して相対的に移動させる第１駆動機構と、
前記第１の電極及び前記第２の電極を前記導電体に接近した位置から前記被加工物に対向する位置に移動させる第２駆動機構とを備え、
前記導電体と前記第１の電極及び前記第２の電極とのうちの一方を他方に対して相対的に移動させながら、前記導電体に接近した前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記放電エネルギーを供給して放電を生じさせ、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に放電を生じさせた状態で、前記第１の電極及び前記第２の電極を前記被加工物に対向する位置に移動させることを特徴とする金属皮膜剥離装置。
【請求項２】
基体上に金属皮膜が積層されてなる被加工物に対して放電エネルギーを作用させて前記基体から前記金属皮膜を剥離する方法であって、
互いに所定の距離を隔てて保持された第１の電極及び第２の電極を導電体に接近させ、且つ、前記導電体と前記第１の電極及び前記第２の電極とのうちの一方を他方に対して相対的に移動させながら、前記第１の電極と前記第２の電極との間に放電を生じさせ、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に放電を生じさせた状態で、前記第１の電極及び前記第２の電極を前記被加工物に対向する位置に移動させ、
前記被加工物に対して放電によるエネルギーを作用させて前記金属皮膜を剥離する
ことを特徴とする金属皮膜剥離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂表面に設けられた金属皮膜を剥離する金属皮膜剥離装置および金属皮膜剥離方法に関し、特に、樹脂のリサイクルを目的として金属皮膜を剥離するための金属皮膜剥離装置および金属皮膜剥離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の再利用のため、電気機器等に用いられている樹脂成形品のリサイクルが求められている。電気機器等に用いられている樹脂成形品の中にはその表面が金属皮膜で覆われているものも多く、樹脂のリサイクルの際には金属皮膜を剥離する必要がある。
【０００３】
そこで、従来、金属皮膜が設けられた樹脂成形品を熱水中で加熱することにより金属皮膜を剥離する方法が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。具体的には、予め表面に設けられた金属皮膜にカッター等で傷をつけた樹脂成形品を７０℃以上の熱水中で数時間以上加熱し、その後流水で金属皮膜を剥離する方法であった。
【０００４】
また、金属皮膜が設けられた樹脂板から樹脂を回収する方法として、まず金属皮膜が設けられた状態の樹脂板を圧延し、次に熱水または蒸気と接触させて樹脂を膨潤させ、さらに樹脂板を加圧した後で流動する加熱水により金属皮膜を剥離する方法が提案されていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−３４５３２１号公報
【特許文献２】国際公開第９６／１２５９８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の方法では、比較的密着強度が低い蒸着膜のような金属皮膜は剥離できるが、装飾用のめっき膜のように厚みが大きく密着強度の高い金属皮膜を剥離することは困難であった。さらに、上記従来の方法では熱水にて処理する工程が含まれており、この熱水により樹脂が膨潤するため、樹脂をリサイクルするためには脱水処理が必要になるという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の金属皮膜剥離装置は、基体上に金属皮膜が積層されてなる被加工物を保持するステージと、互いに所定の距離を隔てて保持された第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に放電エネルギーを供給し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に放電を起こさせる放電エネルギー供給部と、前記被加工物の近傍に配置された導電体と、互いに接近した前記導電体と前記第１の電極及び前記第２の電極とのうちの一方を他方に対して相対的に移動させる第１駆動機構と、前記第１の電極及び前記第２の電極を前記導電体に接近した位置から前記被加工物に対向する位置に移動させる第２駆動機構とを備える。そして、前記導電体と前記第１の電極及び前記第２の電極とのうちの一方を他方に対して相対的に移動させながら、前記導電体に接近した前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記放電エネルギーを供給して放電を生じさせ、前記第１の電極と前記第２の電極との間に放電を生じさせた状態で、前記第１の電極及び前記第２の電極を前記被加工物に対向する位置に移動させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の金属皮膜剥離方法は、基体上に金属皮膜が積層されてなる被加工物に対して放電エネルギーを作用させて前記基体から前記金属皮膜を剥離する方法であって、互いに所定の距離を隔てて保持された第１の電極及び第２の電極を導電体に接近させ、且つ、前記導電体と前記第１の電極及び前記第２の電極とのうちの一方を他方に対して相対的に移動させながら、前記第１の電極と前記第２の電極との間に放電を生じさせ、前記第１の電極と前記第２の電極との間に放電を生じさせた状態で、前記第１の電極及び前記第２の電極を前記被加工物に対向する位置に移動させ、前記被加工物に対して放電によるエネルギーを作用させて前記金属皮膜を剥離することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の金属皮膜剥離装置および金属皮膜剥離方法によれば、樹脂表面に設けられた剥離対象物である金属皮膜の密着強度が比較的高く、さらに厚みが比較的大きい場合であっても、基体から金属皮膜を効率的に剥離することができる。さらに、熱水処理を含まないので樹脂が膨潤せず、脱水処理を行う必要もない。
【０００９】
さらに、予めプラズマを発生させておくことにより、例えば被加工物が、剥離対象物である金属皮膜の表面に絶縁膜を備える場合や、プリント基板のように表面に導電性部分と絶縁性部分とを混在して有する場合に、高電圧を印加しなくても効率よく金属皮膜を剥離することができる。
【００１０】
さらに、予備放電を導電体と第１の電極及び第２の電極とを相対的に移動させながら行うので、放電により導電体が溶融せず、導電体を繰り返し使用することができるので、効率よく金属皮膜を剥離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
本発明の金属皮膜剥離装置および金属皮膜剥離方法の一実施形態について、図１を用いて説明する。
【００１３】
図１は金属皮膜剥離装置の概略構成図である。金属皮膜剥離装置は、被加工物１０１を保持するステージ１０と、パルスパワー発生装置（放電エネルギー供給部）１１と、出力制御装置（出力制御部）１２と、放電電極である棒状の第１の電極１３および第２の電極１４と、第１の電極１３および第２の電極１４をそれぞれ覆う筒状の絶縁カバー１５と、コントロールユニット１６とを備えている。さらに、金属皮膜剥離装置は、被加工物１０１の形状を認識する画像認識装置（画像認識部）１７を備えている。
【００１４】
被加工物１０１は、基体上に剥離対象物である金属皮膜が積層されてなる。金属皮膜の種類は特に限定されない。基体は絶縁物であれば特に制限されないが、樹脂を例示できる。被加工物１０１は、ステージ１０上に、金属皮膜側の面が第１の電極１３および第２の電極１４に対向するように保持される。
【００１５】
ステージ１０上には、被加工物１０１の近傍に導電体（導電性板）２０が保持されている。導電体２０はグラウンド電位が与えられていても良い。
【００１６】
第１の電極１３および第２の電極１４は、互いに所定の距離を隔ててホルダ１８に保持されている。ホルダ１８は、第１の電極１３および第２の電極１４の各先端間の間隔を調整する機構、及び／又は第１の電極１３と第２の電極１４とがなす角度を調整する機構を備えていても良い。
【００１７】
ホルダ１８を保持するロボット制御装置（３次元駆動機構）１９は、ホルダ１８を、ステージ１０の上面の法線方向及び該上面に平行な直交する２方向に移動させる。
【００１８】
パルスパワー発生装置１１は、電源（本実施の形態では直流電源）およびパルス放電回路（例えば、コンデンサ、コイル等が含まれる。）を含んでおり、第１の電極１３と第２の電極１４との間に放電エネルギーを供給する（電圧を印加する）ことにより、第１の電極１３と第２の電極１４との間で放電を生じさせる。ここで、パルスパワーとは、貯蔵されたエネルギーを時間的および空間的に圧縮することにより、短い時間（約μｓｅｃ〜ｎｓｅｃ）で狭い空間に集中させる高密度のエネルギーのことである。
【００１９】
出力制御装置１２は、被加工物１０１の金属皮膜の種類や厚み等に応じて、パルスパワー発生装置１１から出力される放電エネルギーの大きさ（エネルギー量）および周波数（放電周波数）を制御する。
【００２０】
第１の電極１３および第２の電極１４は、例えば棒状であり、互いに所定の距離を介して配置されている。放電時、第１の電極１３には高電位が与えられ、第２の電極１４にはグラウンド電位が与えられることにより、これらの電極間で放電が生じる。第１の電極１３および第２の電極１４は、放電させても消耗が少ないとの理由から、例えば、タングステン、銀−タングステン合金または銅−タングステン合金等が好ましい。さらに、放電を起こしやすくするために、第１の電極１３および第２の電極１４の形状は、先端が鋭利であるほど好ましい。また、第１の電極１３と第２の電極１４との間の距離は、１ｍｍ以上が好ましく、第１の電極１３と第２の電極１４との間で金属皮膜の剥離を完全に行うためには１ｍｍ〜２０ｍｍがより好ましい。電極間距離をこのように設定することにより、効率良く放電を生じさせることができ、かつ電極間だけで放電が行われ被加工物１０１の金属皮膜に電流が流れないという現象を防ぐことができるので、効率的に金属皮膜を剥離できる。また、第１の電極１３および第２の電極１４と被加工物１０１の金属皮膜との間の距離（ギャップ）は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましい。電極１３，１４と被加工物１０１の金属皮膜との距離をこのように設定することにより、放電時に被加工物１０１の基体（樹脂）が焼けることを防ぎつつ、かつ効率的な金属皮膜の剥離を行うことができる。
【００２１】
金属皮膜剥離装置は、被加工物１０１の金属皮膜の厚みを測定するための膜厚測定器（図示せず）を更に備えていても良い。
【００２２】
このような金属皮膜剥離装置を用いた本発明の金属皮膜剥離方法を以下に説明する。
【００２３】
本発明では、被加工物１０１に対向した第１の電極１３と第２の電極１４との間の放電により発生するプラズマエネルギーを利用して、被加工物１０１の金属皮膜を基体から剥離除去する。
【００２４】
一般に、第１の電極１３と第２の電極１４との間又はこれらの近傍に導電物が存在すると放電が生じやすい。ところが、電極１３，１４と被加工物１０１の金属皮膜とが直接接触すると被加工物１０１の基体（樹脂）の焼けが起こる可能性があるため、電極１３，１４と金属皮膜とはできるだけ接触させないことが好ましい。
【００２５】
そこで、本発明では、被加工物１０１の金属皮膜の剥離を行う前に、この金属皮膜とは別の導電体２０の近傍で第１の電極１３と第２の電極１４との間に予め放電（予備放電）を起こさせ、第１の電極１３と第２の電極との間に熱プラズマを発生させる。
【００２６】
即ち、被加工物１０１の金属皮膜の剥離を行う前に、ロボット制御装置１９によりホルダ１８を駆動して、第１の電極１３および第２の電極１４を導電体２０に対向する位置に移動させる。
【００２７】
第１の電極１３および第２の電極１４を導電体２０に対向させ、且つ導電体２０に対して所定の距離だけ離間させた状態で、第１の電極１３と第２の電極１４との間に放電エネルギーを供給（電圧を印加）して放電（予備放電）を生じさせ、第１の電極１３と第２の電極１４との間に熱プラズマを発生させる。
【００２８】
このとき、電極１３，１４と導電体２０との相対位置が不変であると、導電体２０が放電エネルギーにより溶融し飛散してしまう。そのため、電極１３，１４と導電体２０とを相対的に移動させる。これにより、放電エネルギーが導電体２０の特定箇所に集中されず、分散されるので、導電体２０の溶融を防止でき、導電体２０を繰り返し使用することができる。電極１３，１４と導電体２０との相対移動は、ロボット制御装置１９により行う。
【００２９】
次に、第１の電極１３と第２の電極１４との間に放電を生じさせた状態で、電極１３，１４を導電体２０に対向する位置から被加工物１０１に対向する位置に移動させる。この移動はロボット制御装置１９により行う。
【００３０】
そして、第１の電極１３と第２の電極１４との間の放電によるプラズマエネルギーを被加工物１０１の金属皮膜に作用させて、金属皮膜を基体から剥離除去する。
【００３１】
このように、本発明では、パルスパワー発生装置１１と導電体２０とがプラズマ発生部を構成する。導電体２０の近傍で第１の電極１３と第２の電極１４との間に電圧を印加することにより電極１３，１４が発熱し、電極１３，１４間に熱プラズマが発生する。
【００３２】
放電は第１の電極１３と導電体２０との間、および第２の電極１４と導電体２０との間が、それぞれ絶縁破壊し導通するため生じる。導電体２０を用いずに第１の電極１３と第２の電極１４との間で放電させるためには、印加電圧を少なくとも５ｋＶ以上にする必要があるが、このような高電圧、大電流を制御できるスイッチング素子はない。また、５ｋＶ以下の電圧から高電圧を発生させるためには昇圧する必要があり、エネルギー効率が低下してしまう。熱プラズマは、電圧印加により発熱した電極１３，１４間に発生する。熱プラズマを発生させることにより、第１の電極１３および第２の電極１４を導電体２０から離しても２ｋＶ以上の電圧を印加し続けることにより、放電状態を剥離工程まで保持することができる。
【００３３】
以上のように、本発明では、導電体２０の近傍で予め電極１３，１４間に熱プラズマを発生させ、その状態を保ったまま電極１３，１４を移動させて被加工物１０１に対して剥離動作を行う。これにより、電圧をそれほど上げることなく金属皮膜と電極１３，１４との距離を離しても基体（樹脂）から金属皮膜を剥離することができる。第１の電極１３と第２の電極１４との間にプラズマを発生させない状態で剥離動作を行うためには、電極１３，１４を被加工物１０１に接触させる必要がある。しかし、電極１３，１４を被加工物１０１に接触させると、電極１３，１４を移動させながら剥離動作を行うことが困難になるため作業性が低下する。したがって、被加工物１０１の金属皮膜を剥離する場合には、本発明の金属皮膜剥離装置を使用することが好ましい。
【００３４】
以下に、金属皮膜剥離装置の処理動作の一例について、図２および図３を参照しながら具体的に説明する。図２は、金属皮膜剥離装置のブロック図であり、図３は金属皮膜剥離装置の動作を示すフローチャートである。
【００３５】
画像認識装置１７が被加工物１０１を確認すると、コントロールユニット１６が被加工物１０１の形状を認識（記憶）すると共に、その情報を受けてパルスパワー発生装置１１の直流電源１１ａをＯＮにする（ステップ（以下、ステップをＳと表記する。）４１、Ｓ４２およびＳ４３）。
【００３６】
金属皮膜剥離装置は、膜厚測定器に設けられている例えば膜厚測定プローブ（図示せず）を、例えばモーター等を用いて下降させ、被加工物１０１の金属皮膜の厚みを測定する（Ｓ２２１）。
【００３７】
コントロールユニット１６は、厚みの測定結果に基づき、金属皮膜の厚みに対して、初期設定されている印加電圧および放電周波数が適当か否かを決定する。本実施形態においては、印加電圧として２ｋＶ、放電周波数として５０Ｈｚが初期設定されている。厚みの測定結果が例えば３０μｍよりも小さい場合は初期設定条件での剥離が可能と判断され、３０μｍ以上の場合は初期設定値の変更が必要と判断される（Ｓ２２２）。Ｓ２２２で初期設定値の変更が不要と判断された場合はそのまま直流電源１１ａのスイッチが入れられる。Ｓ２２２で初期設定値の変更が必要と判断された場合は、コントロールユニット１６が膜厚測定情報と膜厚データベース１６ｂとを比較して、印加電圧および放電周波数を、金属皮膜の厚みに適した値に変更する（Ｓ２２３およびＳ２２４）。このような処理によれば、金属皮膜の厚みに応じて、予備放電における適当な印加電圧および放電周波数を設定できるので、金属皮膜の厚みが大きい場合であっても安定した剥離ができるようになり、必要なプラズマ状態を作ることができる。
【００３８】
Ｓ２２２において初期設定された印加電圧および放電周波数が適当であると判断された後、またはＳ２２３およびＳ２２４において印加電圧および放電周波数が適当な値に変更された後、コントロールユニット１６は、印加電圧、放電周波数、電極間距離等の条件に基づいて予備放電のための電極移動速度を決定し、ロボット制御装置１８に命令を与える（Ｓ２２５）。さらに、被加工物１０１の形状に応じた動作方法を演算し、ロボット制御装置１８に命令を与える（Ｓ２２６）。
【００３９】
ロボット制御装置１８を動作させ、第１の電極１３および第２の電極１４を導電体２０に対向する位置まで移動させる（Ｓ２２７）。
【００４０】
次に、出力制御装置１２は、コントロールユニット１６からの指令に基づき印加電圧および放電周波数の指令をパルスパワー発生装置１１に送り、予備放電の準備をする。パルスパワー発生装置１１は、出力制御装置１２からのデータに基づいて予備放電を開始する（Ｓ２２８，Ｓ２２９）。このとき第１の電極１３および第２の電極１４は導電体２０に対して相対的に移動しながら放電を行う。
【００４１】
予備放電終了後、剥離動作を開始する（Ｓ２３０）。ロボット制御装置１８を動作させ、第１の電極１３および第２の電極１４を被加工物１０１に対向する位置まで移動させ、金属皮膜を剥離する。
【００４２】
剥離動作終了後は、第１の電極１３および第２の電極１４を原点に復帰させ（Ｓ５５）、さらに出力制御装置１２の印加電圧および放電周波数を初期値（印加電圧２ｋＶ、放電周波数５０Ｈｚ）に設定し（Ｓ５６）、金属皮膜剥離動作が終了する。
【００４３】
このように導電体２０に対向する位置で第１の電極１３および第２の電極１４を移動させながら予備放電を行うことで、導電体２０を損傷することなく熱プラズマ状態を作ることができ、かつプラズマ状態をその後保持しやすい。
【００４４】
第１の電極１３および第２の電極１４の各先端間の間隔、及び第１の電極１３と第２の電極１４とがなす角度が調整可能である場合には、第１の電極１３と第２の電極１４との間の距離を、予備放電時にはプラズマが発生しやすいように狭くし、剥離動作時には剥離面積が大きくなるように広くしても良い。また、電極間距離および電極角度が可変である場合は、被加工物１０１に応じて、金属皮膜の剥離動作時の電極間距離および電極角度を変化させてもよい。
【００４５】
上記の実施の形態では、予備放電を導電体２０上で行ったが、必ずしもその必要はなく、導電性を有する物体近傍で第１の電極１３及び第２の電極１４を相対的に移動させながら予備放電を行い熱プラズマを生成することも可能である。
【００４６】
上記の実施の形態では、ステージ１０上に固定された導電体２０に対して電極１３，１４を移動させたが、本発明はこれに限定されず、電極１３，１４の位置を保持させた状態で導電体２０を移動させても良い。あるいは、両者をそれぞれ異なる方向に及び／又は異なる速度で移動させても良い。
【００４７】
また、上記の実施の形態では、導電体２０はステージ１０上に保持されていたが、ステージ１０以外の部材によって保持されていても良い。
【００４８】
また、上記の実施の形態では、導電体２０と電極１３，１４との相対的移動と、電極１３，１４の導電体２０に対向する位置から被加工部１０１に対向する位置への移動とを、共通するロボット制御装置１９を用いて行ったが、本発明はこれに限定されず、両者を別の駆動機構を用いて行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明にかかる金属皮膜剥離装置および金属皮膜剥離方法の利用分野は特に制限はなく、基体上に設けられた金属皮膜を剥離する用途に広く用いることができ、特に、樹脂のリサイクルを目的とする金属皮膜剥離に有効に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属皮膜剥離装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態における金属皮膜剥離装置の構成を示すブロック図である
【図３】本発明の一実施形態における金属皮膜剥離装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０    ステージ
１１    パルスパワー発生装置（放電エネルギー供給部）
１１ａ  直流電源
１１ｂ  パルス放電回路
１２    出力制御装置（出力制御部）
１３    第１の電極
１４    第２の電極
１５    絶縁カバー
１６    コントロールユニット
１６ｂ  膜厚データベース
１７    画像認識装置
１８    ホルダ
１９    ロボット制御装置
２０    導電体（導電性板）
１０１  被加工物
【図１】
2006305832.tif 000003
【図２】
2006305832.tif 000004
【図３】
2006305832.tif 000005