(57)【要約】【課題】従来は効率的な再生利用が困難であった、銅張積層板の加工工程において発生する廃棄物を用い、これを特定の方法で処理することにより、利用価値の高い銅粉を安価に得る方法を提供する。【解決手段】銅張積層板の切断屑、切削屑、あるいは粗粉砕物を、石臼型の摩砕装置で粉砕処理して粉砕物を得る工程を有することを特徴とする銅粉の製造方法であり、さらに、前記粉砕物を液体中で沈降分離処理する工程を有することが好ましい。本発明の製造方法による銅粉は、廃棄物を原料に用いて簡易な工程で製造されたものであり、極めて低コストとすることが可能である。そして、従来は焼却処理、埋立て処理されていた銅張積層板の廃棄物を、銅成分、及びこれ以外の成分とも再生利用することができるので、廃棄物を削減でき、廃棄物の処理にかかるコストをも低減することができるものである。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅張積層板の切断屑、切削屑、あるいは粗粉砕物を、石臼型の摩砕装置で粉砕処理して粉砕物を得る工程を有することを特徴とする銅粉の製造方法。
【請求項２】
前記粉砕処理は、湿式で行うものである請求項１に記載の銅粉の製造方法。
【請求項３】
さらに、前記粉砕物を液体中で沈降分離処理する工程を有する請求項１又は２に記載の銅粉の製造方法。
【請求項４】
前記粉砕処理は、銅張積層板の切断屑、切削屑、あるいは粗粉砕物を、ガラスの粉砕物あるいはガラス繊維とともに行う請求項１ないし３のいずれかに記載の銅粉の製造方法。
【請求項５】
前記銅粉は、純度が９０重量％以上である請求項１ないし４のいずれかに記載の銅粉の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅粉の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
銅張積層板を用いたプリント配線板は、産業用機器、ＯＡ機器から一般家電製品に至るまで、極めて多くの種類の電気製品に用いられており、その使用量はさらに増大し、用途も拡大している。
【０００３】
銅張積層板は、通常、木質繊維紙、有機合成繊維紙、ガラス織布、ガラス不織布などのシート状基材に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの樹脂成分を含有する樹脂組成物を含浸させたプリプレグを製造し、これを所定枚数積層した上で、その片面又は両面に銅箔を重ね合わせ、加熱加圧成形することにより製造される。
このような銅張積層板の加工工程においては、一定寸法に裁断する際の余剰部材や切断屑、端面加工や孔開け加工による切削屑など、多くの廃棄物が発生する。
【０００４】
上記廃棄物は金属を含む複合材料であるため、そのまま再利用することは困難であり、銅成分とこれ以外の成分に分別する必要がある。分別の方法としては例えば、機械的操作または手作業により、積層板から銅箔を剥離する方法、あるいは、銅を溶解する薬液を用いて銅箔を溶解する方法により、銅成分を回収する方法などが挙げられるが、これらの方法はコストが大きく、有効な再生利用方法といえるものではなかったため、実際には廃棄物のほとんどが焼却あるいは埋立て処理されていた。
しかし、近年の廃棄物削減、ならびに廃棄物処理にかかるコストの削減要求から、これらの銅張積層板の加工工程において発生する廃棄物の有効な再生利用方法に関する提案が望まれていた。
【０００５】
一方、銅粉は非鉄金属粉末の中でも最も大量に生産されており、その用途も印刷回路、粉末冶金、印刷塗料用顔料、摩擦材、触媒など多岐にわたっている。
【０００６】
銅粉として最も一般的な電解銅粉は、硫酸銅水溶液電解において、金属イオン濃度を低くし、遊離酸濃度を高めた電解浴を使用し、陰極電流密度を高め、陰極から水素を発生させながら電解することにより、陰極上に粉末状の析出物として得ることができる。また、このほかにも、銅を溶融し、これを細い孔を通して流下させ、この溶湯流に圧縮ガスまたは水流ジェットを当て、飛散させると同時に冷却させて粉末とする噴霧銅粉、あるいは、銅酸化物の粉砕粉を還元製雰囲気炉内で還元し、これを再び粉砕して得られる還元銅粉などがある（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
これらの銅粉は、例えば電解銅粉では銅成分が９９．５重量％以上、噴霧銅粉では９９．８重量％以上、還元銅粉でも９９．０重量％以上と極めて高純度であり、一般的にかなり高価であることが多い。しかし、銅粉はその用途によっては必ずしもこのような高純度を必要としない場合がある。例えば、銅粉と液状樹脂を混合、混練して用いられる導電性銅ペーストなどは、最終的な特性として必要な導電性と流動性を有していれば充分に使用できるものである。特にこのような用途においては、より安価に入手できる銅粉の提供が望まれていた。
【０００８】
【非特許文献１】
粉体工業会・（社）日本粉体工業技術技術協会共編，粉体物性図説，「III  物性編」， 日経技術図書株式会社，昭和６０年１２月２１日，ｐ．１６１−１６３
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来は効率的な再生利用が困難であった、銅張積層板の加工工程において発生する廃棄物を用い、これを特定の方法で処理することにより、利用価値の高い銅粉を安価に得る方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記の本発明（１）〜（４）により達成される。
（１）銅張積層板の切断屑、切削屑、あるいは粗粉砕物を、石臼型の摩砕装置で粉砕処理して粉砕物を得る工程を有することを特徴とする銅粉の製造方法。
（２）前記粉砕処理は、湿式で行うものである上記（１）に記載の銅粉の製造方法。
（３）さらに、前記粉砕物を液体中で沈降分離処理する工程を有する上記（１）又は（２）に記載の銅粉の製造方法。
（４）前記粉砕処理は、銅張積層板の切断屑、切削屑、あるいは粗粉砕物を、ガラスの粉砕物あるいはガラス繊維とともに行う上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の銅粉の製造方法。
（５）前記銅粉は、純度が９０重量％以上である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の銅粉の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の銅粉の製造方法について説明する。
本発明の銅粉の製造方法（以下、単に「製造方法」ということがある）は、銅張積層板の切断屑、切削屑、あるいは粗粉砕物を、石臼型の摩砕装置で粉砕処理して粉砕物を得る工程を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の製造方法に用いられる銅張積層板としては特に限定されないが、例えば、紙基材フェノール樹脂銅張積層板、紙基材エポキシ樹脂銅張積層板、ガラス織布・紙複合基材エポキシ樹脂銅張積層板、ガラス織布・ガラス不織布複合基材エポキシ樹脂銅張積層板、ガラス織布基材エポキシ樹脂銅張積層板、ガラス織布・ポリエステル不織布複合基材エポキシ樹脂銅張積層板、ガラス織布基材ポリイミド樹脂銅張積層板、ガラス織布基材ビスマレイミド／トリアジン／エポキシ樹脂銅張積層板などが挙げられる。
これらの銅張積層板の厚みについても特に限定されないが、通常、０．０５〜２．０ｍｍの厚みを有するものが多く用いられる。
【００１３】
上記銅張積層板に用いられる銅箔の種類としても特に限定されないが、通常、純度の高い電解銅箔、圧延銅箔が用いられる。銅箔の厚みについても特に限定されないが、通常、５〜１００μｍ程度の厚みのものが多く用いられる。
上記銅張積層板として紙基材を用いる場合は、あらかじめ基材と接合する側の銅箔表面にフェノール樹脂などの接着剤を塗工したものが多く用いられ、一方、ガラス織布基材等を用いる場合は、接着剤等の塗工を行っていない未塗工銅箔が多く用いられる。このような、いずれの銅箔を用いた銅張積層板でも、本発明の製造方法を適用することができる。
【００１４】
本発明の製造方法で用いることができる銅張積層板の切断屑、切削屑、あるいは粗粉砕物（以下、これらをまとめて「被粉砕物」ということがある）としては特に限定されないが、切断屑としては例えば、銅張積層板を丸鋸装置、シャー切断装置、スリット切断装置などにより一定寸法に裁断する際に生ずるものを用いることができる。切削屑としては例えば、銅張積層板を孔開け加工、Ｖ字型溝加工、端面加工、コーナー部の曲面形状加工などを行う際に発生するものを用いることができる。また、粗粉砕物としては例えば、銅張積層板を一定寸法に裁断する際に発生する余剰部材、規格外品などを、ハンマーミル、カッターミルなどの裁断装置で粗粉砕したものを用いることができる。
【００１５】
本発明の製造方法において用いられる石臼型の摩砕装置は、挽臼の原理を用いた摩砕装置であり、具体的には、平面もしくはこれに近い形状の粉砕面を有した砥石を２つ重ね合わせて、この砥石間に被粉砕材料を投入し、砥石の相対的な回転運動により、被粉砕材料に剪断、摩擦、圧縮力、ころがり摩擦力等を与えて粉砕処理を行う機構を有したものを用いることができる。
【００１６】
このような石臼型の摩砕装置としては特に限定されないが、例えば、石臼、ＫＣＫ社製・連続押出混練装置、増幸産業社製・スーパーマスコロイダー、増幸産業社製・セレンディピターなどが挙げられる。これらの中でも、増幸産業社製・スーパーマスコロイダーを用いることが好ましい。これにより、粉砕処理を効率的に行うことができるとともに、砥石間の間隙、駆動砥石の回転数、砥石の種類など、被粉砕物の性状に最も適した粉砕条件を簡易に設定することができる。
【００１７】
上記石臼型の摩砕装置を用いて被粉砕物を処理すると、以下の原理により粉砕が進行すると考えられる。すなわち、まず、砥石の相対的な回転運動により、被粉砕物にずり剪断力が作用し、積層板に接合されている銅箔が剥離する。剥離した銅箔はさらにずり剪断力を受け、小片状に細分化されるとともに、ころがり摩擦力の作用により丸められ、丸まった小片状になる。このように、銅箔の厚みに対する平面方向のサイズを小さくし、みかけ上の表面積を小さくした銅粒子とすることができるので、粉砕処理後に銅とこれ以外の成分とを、比重差により容易に分離することができる。
【００１８】
一方、銅箔が剥離したあとの積層板基材についても、ずり剪断力の作用により一定の粒度以下まで粉砕することができる。
このようにして得られた粉砕物は、銅成分とこれ以外の成分とに分離することにより、銅粉が得られるとともに、用いる積層板の種類によっては、銅以外の成分の粉砕物についても、他の組成物材料の充填材、摩擦材などに再生利用できるものである。
【００１９】
本発明の製造方法においては特に限定されないが、上記の粉砕処理は、湿式で行うことが好ましい。これにより、粉砕処理時の発熱を抑えることができるので、積層板や銅箔が熱で軟化して粉砕が困難になったり、摩砕装置に過剰な負荷がかかったりすることを防止することができる。また、積層板に用いている樹脂や基材が、摩砕装置に固着するのを防止することができる。さらに、微粉砕されたものを安定して排出することができる。
上記粉砕処理を行う際に用いられる液体の種類としては特に限定されないが、無害、安価であり、材料に変質を起こさず、リサイクルも可能であるなどの理由から、水を用いることが最も好ましい。
【００２０】
本発明の製造方法において、上記の粉砕処理を、水を用いて行う場合は特に限定されないが、被粉砕物、あるいは被粉砕物とともに後述するガラスの粉砕物あるいはガラス繊維を用いる場合はその合計に対して、２〜５重量倍の水を用いることが好ましい。これにより、湿式で粉砕を行う際の上記効果を充分に発現させることができる。
【００２１】
本発明の製造方法においては特に限定されないが、上記の粉砕処理を行ったあと、さらにその粉砕物を液体中で沈降分離処理することが好ましい。これにより、銅成分とそれ以外の成分とを、比重差により効率的に分離することができる。
上記液体の種類としては特に限定されないが、粘度が小さく、廃液の処理も容易であることから水を用いることが最も好ましい。そして、例えば上記粉砕処理を、水を用いて湿式で行う場合には、被粉砕物を水に分散させ、これを摩砕装置に投入して粉砕処理し、粉砕物が水に分散したものをそのまま利用して、水中で沈降分離することができるので、被粉砕物の投入から銅粉の分離まで、同一系で連続的に行うことができる。さらに、処理工程において有害物質や余剰熱の発生がないため、銅粉を衛生的かつ効率的に製造することができ好ましいものである。
【００２２】
上記石臼型の摩砕装置を用いる場合、砥石間のクリアランスや砥石の回転数は特に限定されない。これは、被粉砕物の機械的強度、厚み、銅箔の厚み、目的とする銅粉の粒度などにより、最適な条件が異なると考えられるためである。一例を挙げると、紙基材フェノール樹脂積層板の鋸屑を用いる場合は、砥石の間隙は２０〜１２０μｍ、駆動側砥石の回転数は１５００〜２０００ｒｐｍとして行うことができる。
【００２３】
また、本発明の製造方法においては特に限定されないが、上記摩砕装置による粉砕処理は、複数回数行実施することができる。特に、銅粉として粒度の小さいものを製造する場合は、最初は摩砕装置の砥石の間隙を広めに設定して粉砕処理を行い、順次、間隙を小さくして粉砕処理を繰り返すことにより、粒度が小さく、粒径分布の狭い銅粉を得ることができる。
このように複数回数処理を行う場合は、１回目処理後の粉砕物あるいは粉砕物の分散液を用いてそのまま２回目以降の処理を行うこともできるが、１回目の処理後に銅粉を沈降分離させ、得られた銅粉を２回目以降で処理する方法によってもよい。
【００２４】
本発明の製造方法においては特に限定されないが、上記被粉砕物をガラスの粉砕物あるいはガラス繊維とともに粉砕処理することもできる。特に、銅張積層板として、ガラス繊維を有する基材を用いていないものに対しては、これらのものを併用することにより、より粒度が小さい銅粉を得ることができる。
ここで用いられるガラスの粉砕物あるいはガラス繊維としては特に限定されないが、ガラスの粉砕物としては例えば、ガラス瓶、ガラス容器、ガラス窓などの粉砕物を用いることができる。また、ガラス繊維としては例えば、平均繊維径６〜２０μｍ、平均繊維長１〜６ｍｍのチョップドストランドを用いることができる。
なお、上記ガラスを併用する場合の量としては特に限定されないが、被粉砕物１００重量部に対して、２０〜１００重量部とすることが好ましい。
【００２５】
上記摩砕装置で粉砕処理する場合は特に限定されないが、被粉砕物の形状や大きさがある程度揃っているものを用いることが好ましい。これにより、摩砕装置により与えられる力が被粉砕物全体に実質的に均等に作用するので、得られる粉砕物の大きさや形状の揃ったものを得ることができるとともに、効率よく粉砕処理を行うことができる。
【００２６】
本発明の製造方法においては、上記摩砕装置で粉砕処理を行い、好ましくは液体中で沈降分離させた後、これをそのまま乾燥して銅粉としてもよいし、必要に応じて、有機溶剤で洗浄してから乾燥させてもよい。また、銅粉の凝集や密着を防止するために、添加剤などを少量加えてもよい。
また、銅以外の成分については、乾燥させ、必要に応じて分級等の操作を行い、他の用途に用いることができる。
【００２７】
通常、銅張積層板に用いられる銅箔の厚みは５〜１００μｍ程度であり、特に近年は箔厚の薄いものが多く用いられる傾向にある。このため、一般的な粉砕装置を用いて銅張積層板を処理した場合、銅箔を剥離させ小片状まで粉砕することができても、これを例えば液中で分離する場合、薄片形状の銅粉は液中で浮力を受けやすくなり、他の粉砕物との分離が困難になることが多い。
これに対し、本発明の製造方法では石臼型の摩砕装置を用いて粉砕処理を行い、銅箔を丸まった小片状にまで加工することができる。これにより、処理後に液体中で比重差を利用して効率的な分離を行うことができるとともに、銅とこれ以外の成分との分離精度を向上させることができるので、銅張積層板の端材から極めて高い収率で銅を回収することができる。さらに、銅以外の他の成分の粉砕物についても、金属成分が実質的に除去されているので、多くの用途への再生利用を可能にすることができる。
【００２８】
本発明の製造方法により得られる銅粉の純度は特に限定されないが、以上に説明した方法により、銅成分が９０重量％以上であるものを得ることができる。この銅粉は、電解銅粉等と比較すると純度は低いが、廃棄物を原料に用いて簡易な工程で製造されたものであり、極めて低コストとすることが可能である。そして、従来は焼却処理、埋立て処理されていた銅張積層板の廃棄物を、銅成分、及びこれ以外の成分とも再生利用することができるので、廃棄物を削減でき、廃棄物の処理にかかるコストをも低減することができるものである。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００３０】
<実施例１>
銅張積層板の切断屑として、ガラス織布基材エポキシ樹脂銅張積層板（厚み１．６ｍｍ、厚み３５μの銅箔を両面に積層したもの）を、刃厚み２ｍｍのダイヤモンドチップソーで裁断した際に発生した鋸屑を用いた。これを３重量倍の水に分散させ、増幸産業社製・スーパーマスコロイダー（砥石：ＭＫＥ−１０−４６＃）に投入し、砥石のクリアランス１００μｍ、駆動側砥石の回転数１８００ｒｐｍで処理した。処理後の粉砕物の分散液を一部採取し、水中で沈降分離し、最下層から銅粉Ａを得た。
【００３１】
<実施例２>
実施例１で得られた粉砕物の分散液を用い、砥石のクリアランス５０μｍとした以外は、実施例１と同じ装置を用いて処理した。処理後の粉砕物の分散液を一部採取し、水中で沈降分離し、最下層から銅粉Ｂを得た。
【００３２】
<実施例３>
実施例２で得られた粉砕物の分散液を用い、砥石のクリアランス３０μｍとした以外は、実施例１と同じ装置を用いて処理した。処理後の粉砕物の分散液を一部採取し、水中で沈降分離し、最下層から銅粉Ｃを得た。
【００３３】
<実施例４>
銅張積層板の切断屑として、紙基材フェノール樹脂銅張積層板（厚み１．６ｍｍ、厚み３５μの銅箔を両面に積層したもの）を、刃厚み２ｍｍのダイヤモンドチップソーで裁断した際に発生した鋸屑を用いた。これに、平均繊維径９μ、平均繊維長１１ｍｍであるガラス繊維（チョップドストランド）を、上記鋸屑１００重量部に対して５０重量部加えて混合したものを、鋸屑とガラス繊維との合計量に対して３重量倍の水に分散させ、増幸産業（株）製・スーパーマスコロイダー（砥石：ＭＫＥ−１０−４６＃）に投入し、砥石のクリアランス１００μｍ、駆動側砥石の回転数１８００ｒｐｍで処理した。処理後の粉砕物の分散液を一部採取し、水中で沈降分離し、最下層から銅粉Ｄを得た。
【００３４】
<実施例５>
実施例４で得られた粉砕物の分散液を用い、砥石のクリアランス５０μｍとした以外は、実施例４と同じ装置を用いて処理した。処理後の粉砕物の分散液を一部採取し、水中で沈降分離し、最下層から銅粉Ｅを得た。
【００３５】
<実施例６>
実施例５で得られた粉砕物の分散液を用い、砥石のクリアランス３０μｍとした以外は、実施例４と同じ装置を用いて処理した。処理後の粉砕物の分散液を一部採取し、水中で沈降分離し、最下層から銅粉Ｆを得た。
【００３６】
得られた銅粉の特性評価を下記の方法で行った。結果を表１に示す。
【表１】
2004204290.tif 000002
【００３７】
表の注（測定方法）
（１）平均粒径：島津製作所社製、青紫レーザー散乱方式粒度分布測定装置「ＳＡＬＤ−７０００」を用いて実施した。
（２）純度：上記で得られた銅粉を、１２０℃で２時間乾燥処理し、重量を測定した。これを坩堝に入れ、８００℃で６時間処理し、樹脂成分や有機基材成分を除去した。この後、水中で沈降分離して無機物を除去し、得られたものを１２０℃で２時間乾燥処理して重量を測定した。銅張積層板に用いている電解銅箔の純度を１００重量％と仮定して、処理前後の重量から純度を算出した。
【００３８】
実施例はいずれも、銅張積層板の鋸屑を用い、これを石臼型の摩砕装置で粉砕処理した本発明の製造方法により得られた銅粉であり、処理回数を変えることにより、異なる平均粒子径を有するものを得ることができた。また、これらはいずれも充分に高い純度を有したものであった。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、銅張積層板の切断屑、切削屑、あるいは粗粉砕物を、石臼型の摩砕装置で粉砕処理して粉砕物を得る工程を有することを特徴とする銅粉の製造方法であり、従来は効率的な再生利用が困難であった銅張積層板の加工工程において発生する廃棄物を用い、これを特定の方法で処理することにより、利用価値の高い銅粉を安価に得るとともに、銅とこれ以外の成分とを高い精度で分離し、有効な廃棄物の再生利用が可能となる。