(57)【要約】【課題】有害ガスの発生を抑制し、より低温、低圧、短時間で処理工程数の少ない、素子のコアと樹脂とを分離する方法を提供する。【解決手段】本発明に係る素子のコアと樹脂とを分離する方法は、コアが樹脂により被覆された素子を、アルカリ塩と接触させることを特徴とする。この場合において、水蒸気の存在下で、前記素子をアルカリ塩と接触させることが望ましい。またこの場合において、コアは、金属およびセラミックの少なくともいずれかを含むことが好ましい。また、この場合において、アルカリ塩は、Ｋ及びＮａの少なくともいずれかの金属塩を含むものであることが好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアが樹脂により被覆された素子を、アルカリ塩と接触させ、前記素子の前記コアと前記樹脂とを分離する方法。
【請求項２】
水蒸気の存在下で、前記素子をアルカリ塩と接触させる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記コアは、金属およびセラミックの少なくともいずれかを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記アルカリ塩は、Ｋ、Ｌｉ及びＮａの少なくともいずれかの金属塩を含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記素子と前記水蒸気との接触は、２００℃以上６００℃以下の範囲で行う請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記素子の重さを１とした場合、前記アルカリ塩の重さは０．０５以上２以下の範囲である請求項１記載の方法。
【請求項７】
非酸化性ガス又は不活性ガスの雰囲気下において、前記アルカリ塩の存在下で水蒸気と接触させる請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記素子をアルカリ塩と接触させた後、前記素子を液体で洗浄する請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子のコアと樹脂とを分離する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レアメタルは、地球上において存在量が極めて少なく、技術的・経済的な理由で抽出が困難な金属であるが、電子材料、磁性材料、構造材料等に添加することで材料の特性を大きく向上させることができる産業上非常に重要な材料である。
【０００３】
レアメタルは、上記のとおり、非常に存在量が少ない金属である一方、このレアメタルを含む電子材料等においては低くない一定の割合で含まれているため、現在、上記電子材料等からレアメタルを回収することが強く望まれている。
【０００４】
しかしながら、レアメタルを含む電子材料は、難分解性の樹脂と複合化されている場合が多く、この電子材料と樹脂とを分離することは非常に難しい。例えば、レアメタルであるタンタルを用いたタンタルコンデンサは、高性能電子機器には不可欠な素子であり、近年その需要はますます増加しつつあるが、レアメタルの回収（リサイクル）は殆ど行われていない。リサイクルが行われていない要因としては様々であるが、例えば、素子に人体に毒性のある重金属やハロゲン化物を含有するため燃焼処理が行いにくいこと、耐熱性に優れた熱硬化性樹脂を含んでいるため化学的な分解処理が困難であること等が挙げられる。
【０００５】
なお、樹脂で被覆されたタンタルコンデンサ等の素子からタンタルを含む電子材料部品（コア）を分離・回収しようとする技術については、例えば下記非特許文献１、２に記載の技術が開示されている。
【０００６】
下記非特許文献１には、コンデンサスクラップからのタンタルの分離回収法と塩化物廃棄物を利用する塩化法が開示されている。具体的には、タンタルコンデンサを空気雰囲気のもと高温（８７７度）で酸化させ、モールド樹脂を崩し、タンタル焼結体を露出させ、その後素子や樹脂などを磁選や篩い分けによって分離し、硝酸によってリーチング処理を行い酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）以外の残留物質を溶出除去し、１０００度の大気中で１時間加熱し水分や炭素分を取り除いた酸化タンタル粉末を得る技術が提案されている。
【０００７】
また、下記非特許文献２には、Ｋ２ＰＯ４存在下で溶媒であるＮＭＰを用いて高圧容器中で２７５〜３００度で４時間、可溶化を行うと、有機分を９５％除去できる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】峯田邦夫、岡部徹「コンデンサスクラップからのタンタルの分離回収法と塩化物廃棄物を利用する塩化法」資源と材料、ｐ２８４−２９０、２００５
【非特許文献２】Ｍ．Ｓａｓａｋｉ、Ｓ．Ｉｓｈｉｋａｗａ、Ｋ．Ｎａｓｕ、Ａ．Ｔ．Ｑｕｉｔａｎ、Ｍ．Ｇｏｔｏ、“ＲＥＣＯＶＥＲＹ  ＯＦ  ＴＡＮＴＡＬＵＭ  ＦＲＯＭ  ＣＡＰＡＣＩＴＯＲ  ＷＩＴＨ  ＳＯＬＶＯＴＨＥＲＭＡＬ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ”、ＩＳＦＲ２０１１、ｐ１４７−１４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記非特許文献１に記載の技術は、燃焼時に発生するハロゲン化合物を含む有害ガスを処理するプロセスが別途必要となるという課題がある。また、非常に高温で行う反応のため、コストや安全面で課題が残る。
【００１０】
また、上記非特許文献２に記載の技術は、高圧容器を使用するため、実現するにはプラントの設計費用や危険性が非常に高くなるといった課題、また、反応に時間がかかるといった課題が残る。また、用いた溶剤の除去処理が必要となるといった課題も残る。
【００１１】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、有害ガスの発生を抑制し、より低温、低圧、短時間で処理工程数の少ない、素子のコアと樹脂とを分離する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の一観点に係る素子のコアと樹脂とを分離する方法は、コアが樹脂により被覆された素子を、アルカリ塩と接触させることを特徴のひとつとする。
【００１３】
また、本観点において、限定されるわけではないが、水蒸気の存在下で、素子をアルカリ塩と接触させることが好ましい。
【００１４】
また、本観点において、限定されるわけではないが、コアは、金属およびセラミックの少なくともいずれかを含むものであることが好ましい。
【００１５】
また、本観点において、限定されるわけではないが、アルカリ塩は、Ｋ及びＮａの少なくともいずれかの金属塩を含むことが好ましい。
【００１６】
また、本観点において、限定されるわけではないが、素子と水蒸気との接触は、２００℃以上６００℃以下の範囲で行うことが好ましい。
【００１７】
また、本観点において、限定されるわけではないが、素子の重さを１とした場合、アルカリ塩の重さは０．０５以上２以下の範囲とすることが好ましい。
【００１８】
また、本観点において、限定されるわけではないが、非酸化性ガス又は不活性ガスの雰囲気下において、アルカリ塩の存在下で水蒸気と接触させることが好ましい。
【００１９】
また、本観点において、限定されるわけではないが、素子をアルカリ塩と接触させた後、素子を液体で洗浄することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
以上、本発明により、有害ガスの発生を抑制し、より低温、低圧、短時間で処理工程数の少ない、素子のコアと樹脂とを分離する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る方法の対象となるタンタルコンデンサのニッケル端子とモールド樹脂の概略を示す図である。
【図２】実施形態に係る方法の対象となるタンタルコンデンサの構造の概略を示す図である。
【図３】実施形態に係る方法を実施するための装置の概略を示す図である。
【図４】実施例１に係る装置の概略を示す図である。
【図５】実施例１により回収したタンタルコンデンサを示す写真図である。
【図６】実施例１により回収したタンタルコンデンサを示す写真図である。
【図７】発生したガスの分析結果  （反応温度５３０℃、反応時間５分）を示す図である。
【図８】残渣中のハロゲン分析結果  （反応温度５３０℃、反応時間５分）を示す図である。
【図９】実施例２の処理前のタンタルコンデンサを示す写真図である。
【図１０】実施例２の処理後のタンタルコンデンサを示す写真図である。
【図１１】実施例３の処理前におけるＩＣチップを示す写真図である。
【図１２】実施例３の処理後により回収したＩＣチップを示す写真図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例における例示にのみ限定されるものではない。
【００２３】
本実施形態に係る素子のコアと樹脂とを分離する方法（以下単に「本方法」ともいう。）は、コアが樹脂により被覆された素子を、アルカリ塩と接触させる。
【００２４】
本実施形態において、「素子」とは、本方法の実施の対象となるものであって、コアと樹脂とが複合化されたものをいう。素子の例としては、上記構成を有する限りにおいて限定されるわけではないが、例えば電気製品に使用される部品、具体的にはコンデンサであることが好ましい。この一例として、図１に、タンタルコンデンサの写真図を、図２に、タンタルコンデンサの構造の概略図を示す。
【００２５】
また本実施形態において「コア」とは、レアメタルを金属そのまま及びセラミックの少なくともいずれかの形態で含んだ部材をいう。ここで「レアメタル」とは、上記のとおり地球上において存在量が極めて少ない金属をいい、例えば、タンタル、インジウム、ガリウム、クロム、ゲルマニウム、コバルト、ジルコニウム、ストロンチウム、セシウム、セリウム、タングステン、チタン、ニオブ、ニッケル、バナジウム、パラジウム、プラチナ、マンガン、ロジウム等を例示することができる。
【００２６】
また本実施形態において「樹脂」とは、コアを外部からの衝撃等から保護するためにコアを被覆する高分子化合物であって、限定されるわけではないが、合成樹脂であることが好ましく、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂等を例示することができ、特に、難燃性の樹脂であると、本方法の効果がより顕著となり好ましい。
【００２７】
図３は、本方法実施するための装置（以下「本装置」ともいう。）の概略を示す図である。本方法は、上記のとおりコアが樹脂により被覆された素子を、アルカリ塩と接触させるものであるが、本装置を用いることで容易に実現することができる。以下、本図で示す本装置の構成とともに本方法を説明していくこととする。
【００２８】
本図で示すように、本装置１は、水の供給源となる水用タンク２と、非酸化性ガスの供給源となるガスボンベ３と、水及び不活性ガス又は非酸化性ガスを加熱するヒーター４と、素子を分解する炉５と、を有する。
【００２９】
本装置１における水用タンク２は、素子とアルカリ塩との接触をより効率的に行わせるとともに、発生するハロゲンの捕獲を効率的に行うために用いられるものであり、より具体的には、素子とアルカリ塩との接触を水蒸気の存在下で行わせるための水蒸気の供給源となるものである。なお、水用タンク２には管が接続されており、ヒーター４内を通り炉５内につながっている。また、本実施形態では、水用タンク２から液体の状態で管に水を供給してもよいが、水蒸気の状態にした後管に供給してもよい。
【００３０】
また本装置１におけるガスボンベ３は、炉５に供給される水蒸気を含むガスの圧力を調節するために用いられるガスの供給源となるものである。ガスの種類としては、炉５におけるコアと樹脂との分離を阻害しないものであれば特に限定されないが、不活性ガス又は非酸化性のガスであることが好ましく、例えば不活性ガスであれば、ヘリウム等の希ガス、非酸化性ガスであれば、例えば窒素ガス、二酸化炭素等を例示することができる。また本ガスボンベは、上記水用タンク２と同様、管が接続されており、この管は、水用タンク２に接続される管に接続され、水とともにヒーター４内を通り、炉５内に供給される接続構造となっている。
【００３１】
また本装置１においてヒーター４は、上記水蒸気（又は水）及び不活性ガス又は非酸化性ガスを加熱するために用いられるものである。ヒーターの構成としては、加熱することができる限りにおいて限定されず、市販されている公知のヒーターを用いることができる。なお、ヒーターの加熱温度は、炉の温度によって適宜調整可能であるが、２００度以上６００度以下の範囲としておくことが好ましい。
【００３２】
また本装置１において炉５は、上記の通り、素子を分解するために用いられるものであって、より具体的には、素子をアルカリ塩と接触させることで素子を分解するために用いられる。そのため、本装置１には、素子及びアルカリ塩を投入するための投入口５１が設けられている。また本装置１において炉５は、内部を加熱するための加熱部材を備えており、所望の温度まで上げることができる。この加熱部材は、上記ヒーターと同様、公知の部材を用いることができる。なお、炉５の加熱温度については、適宜調節可能であるが、２００度以上６００度以下の範囲であることが好ましい。
【００３３】
また、本実施形態におけるアルカリ塩は、アルカリ金属のイオン（陽イオン）と、陰イオンとがイオン結合によって結合した化合物であり、アルカリ金属イオンとしては、例えばＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋の少なくともいずれかであることが好ましく、陰イオンとしては、限定されるわけではないが、炭酸イオン（ＣＯ３２−）、硝酸イオン（ＮＯ３−）、水酸化物イオン（ＯＨ−）をあげることができるがこれに限定されない。
【００３４】
また、本方法において、アルカリ塩の重さは、素子の重さを１とした場合、０．０５以上５以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．１以上２以下の範囲である。０．０５以上とすることで、アルカリ塩を加えることによる分解の効率を十分に確保することができる一方で、５以下とすることで、不必要な量のアルカリ塩を投入することによるコスト増加を抑えることができ、２以下とすることでこの効果がより顕著となる。
【００３５】
以上、本方法では、炉５中でアルカリ塩と素子とを加熱しながら接触させることにより素子とコアとを効率的に分解することができるが、この接触の後、素子を液体で洗浄することがより好ましい。このようにすると、脆くなった樹脂をより効率的に分離することが可能となる。より具体的には、水を炉５の反応器中に投入し、撹拌することが好ましい。なおこの撹拌は、冷却後行ってもよい。
【００３６】
以上、本実施形態により、有害ガスの発生を抑制し、より低温、低圧、短時間で処理工程数の少ない、素子のコアと樹脂とを分離する方法を提供することができる。より具体的に説明すると、本方法では、アルカリ塩と素子とを接触させることで、コアと樹脂との間にアルカリ塩を浸透させ、樹脂の脆化をもたらし、非常に簡単にコアと樹脂とを分離することができるようになる。特に、本方法では、燃焼という工程を経ることがなく、ハロゲン化物を含む殆ど有害ガスは発生させず水に捕獲することが可能であるため、このハロゲン化物を除去するプロセスを別途設けなくてもよくなるとともに、溶剤の除去処理といった特別な処理は必要ない。また、温度も６００度程度であり、公知の温度領域よりもずっと低温で行うことができコストや安全面で非常に有益である。また、炉等の反応容器としては、特に高圧のものを用いる必要がなく、常圧程度であっても実現可能であり、高圧容器を用いなくてもよく、この点において非常に有利である。更に、選択する材料によって異なるものの、反応の時間も非常に短く、数分から、長くても数十分程度で効率的に分離することができる。
【実施例】
【００３７】
ここで、上記実施形態に係る方法について、実際に確認を行い、その効果を確認した。以下具体的に示す。
【００３８】
（実施例１）
図４は、本実施例において用いる装置の概要である。なお本図における装置は図３とほぼ同様であるが、発生したガスの分析のため、ガストラップを通じてガスパックで捕集した後、ガスクロマトグラフで分析することとした。
【００３９】
まず、分解の対象として、タンタル焼結体からなるコアとこのコアを難燃性エポキシ樹脂（ＳｉＯ２粉末配合）により被覆したタンタルコンデンサ３ｇを準備する一方、アルカリ塩として水酸化ナトリウム１ｇを用意し、水酸化ナトリウムを炉の中の反応器内に投入した。
【００４０】
次に、非酸化性のガスとして窒素ガスを採用し、マントルヒーターで３００度に温めた窒素を１６０ｍｌ／ｍｉｎ、水蒸気を１ｍｌ／ｍｉｎ送りながら炉内の反応器を設定温度５３０度まで加熱し、加熱後、反応器の上部からタンタルコンデンサ３ｇを投入した。なお炉の反応器内の圧力は大気圧と等しくした。
【００４１】
タンタルコンデンサを投入した後５分後、反応器を室温まで自然冷却した後に反応器に蒸留水と撹拌子を入れて撹拌を行い、樹脂を崩してタンタル焼結体からなるコアを回収した。図５、６に、この結果回収したタンタルコンデンサの写真図を示しておく。本方法の結果、樹脂が分離され、樹脂に囲まれたタンタル焼結体を含むコアを容易に回収できることを確認した。
【００４２】
また本実施例では、上記の通り、反応器内において発生したガスをガストラップを通じてガスパックで捕集した後、ガスクロマトグラフで分析する一方、撹拌に使用した水はイオンクロマトグラフで分析を行った。これらの結果を図７、図８にそれぞれ示す。
【００４３】
発生したガスの分析の結果、ＣＯ、ＣＯ２がごく微量検出されたが、残りはＨ２が殆ど、ＣＨ４が０．５ｍｍｏｌ程度であり、有毒ガスの発生が殆どないことが確認できた。また、撹拌に使用した水では、ＦやＣｌといったハロゲン類が確認でき、ガス化の際に発生したハロゲンはガス化されず水溶性の塩（ＮａＦ、ＮａＣｌ等）として捕獲されており、水処理する際に水に溶解したものと考えられた。
【００４４】
（実施例２）
本実施例では、実施例１に記載のタンタルコンデンサを対象とし、水酸化ナトリウム３ｇの変わりに混合溶融炭酸塩３ｇ（炭酸ナトリウム：炭酸カリウム：炭酸リチウム＝１ｇ：１ｇ：１ｇ）を用いた以外は、上記実施例１と同様の方法で行った。この結果を図９、図１０に示す。図９は処理前のタンタルコンデンサを、図１０は処理後のタンタルコンデンサをそれぞれ示している。
【００４５】
これらの図で示すように、アルカリ塩を変えたとしても、同様の効果を確認することができた。なお、混合溶融炭酸塩を上記の混合比率で合計１ｇ、２ｇとした場合も同様の効果を確認することができた。
【００４６】
（実施例３）
本実施例では、タンタルコンデンサ以外の処理対象として、樹脂により被覆されたＩＣチップで同様の操作を行いその効果を確認した。本実施例では、タンタルコンデンサ３ｇをＩＣチップ６ｇに変え、水酸化ナトリウムの量を１．８ｇに変え、試料の大きさの関係からＩＣチップを炉内の反応器を５３０度に加熱した後ではなく水酸化ナトリウムを炉内に投入したときと同時に投入した以外は、上記実施例１と同様の操作を行った。
【００４７】
図１１に、処理前のＩＣチップの写真図を、図１２に処理後のＩＣチップの残渣の写真図をそれぞれ示す。この結果、本実施例によっても、樹脂が分離され、樹脂に囲まれたコアを容易に回収できることを確認した。
【００４８】
以上、本実施例により、有害ガスの発生を抑制し、より低温、低圧、短時間で処理工程数の少ない、素子のコアと樹脂とを分離する方法を提供することができることを確認した。具体的には、本実施例では、上記非特許文献に記載の技術（以下「公知技術」という。）における反応温度よりも約３５０℃も低い温度で反応を実現できることを確認した。これにより、省エネルギー化、ランニングコストダウンにつながる。また、この温度範囲では、有害で揮発性のある鉛等の塩化物の沸点よりも低温であることから排気ガス中の重金属濃度を抑制することができる。
【００４９】
また、公知技術では、高圧で１時間の反応が必要であったが、本実施例では常圧で５分という低圧力化と短時間化を実現できた。また、公知技術では複数段階の反応や操作が必要であったのに対し、本実施例に記載の方法によると、１段階の反応操作のみで、次の物理選別操作へ渡すことが可能となる。これらは、システム規模の小型化、プラント建設コストの削減、安全性の向上などにつながる。
【００５０】
また、本実施例では、反応が還元雰囲気で行われるため、タンタルコンデンサに含まれているハロゲン物質が、触媒として使用するアルカリ金属を含む物質によって無害で安定な無機塩として捕獲される。これにより、従来技術に比べ本願は大気中へのハロゲン化合物への放出を抑制できる。
【００５１】
更に、従来技術では樹脂部分のリサイクルにはつながらない処理となっているが、本実施例では、モールド樹脂の水蒸気ガス化により、水素が発生するため、エネルギー源としても利用できる。これは、本来廃棄物になっていたプラスチックの有効利用につながり、廃棄物の削減も可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、素子のコアと樹脂を分離する方法、別の観点からは、素子からコアを回収する方法として産業上の利用可能性がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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