(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄された電子製品もしくは電子製品の製造工程で発生する廃材としての廃プリント基板から、熱可塑性樹脂のみあるいは熱可塑性樹脂と無機充填材料とからなり絶縁基材をなす樹脂材料と導体パターンをなす金属材料とに分離する樹脂と金属の分離装置において、
前記廃プリント基板を加圧する加圧手段と、前記廃プリント基板を少なくとも軟化可能な所定温度に加熱する加熱手段と、前記加熱手段によって前記所定温度に維持される前記廃プリント基板から、前記樹脂材料を濾過する濾過手段とを備え、
前記加圧手段は、前記廃プリント基板を移送する回転体を有する駆動軸と、前記駆動軸の基端側に設けられて前記駆動軸を回転可能にする駆動部と、前記回転体を収容する保持部とを備え、前記回転体を収容する前記保持部の内周側には、前記回転体の回転力によって生じる所定の圧力が加わっており、
前記濾過手段は、前記廃プリント基板から前記樹脂材料のみを通過させる焼結金属からなるフィルタであって、前記保持部の前記内周に露出するように配設され、前記駆動軸の径方向外側へ前記樹脂材料を取出すとともに、曲がりくねった穴で前記金属材料を捕獲することを特徴とする樹脂と金属の分離装置。
【請求項２】
前記回転体は、螺旋状の回転体であって、
前記濾過手段は、前記回転体の先端部側の前記内周に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂と金属の分離装置。
【請求項３】
前記回転体の前記駆動軸は、鉛直方向に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂と金属の分離装置。
【請求項４】
前記内周の前記駆動部側とは反対側の端部には、前記金属材料が貯留可能な空間を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の樹脂と金属の分離装置。
【請求項５】
前記加熱手段は、前記廃プリント基板を加熱する加熱ヒータであって、前記保持部の前記内周の内壁内に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の樹脂と金属の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃材であるプリント基板から樹脂材料と金属材料とに分離する樹脂と金属の分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子製品に主として使用されるプリント基板は、その基板材料がガラス繊維と熱硬化樹脂であるエポキシ樹脂とからなり、そのリサイクル方法としては、回路配線としての配線金属材料のみを回収し、再利用していた。このため、配線金属材料を分離回収した残りの絶縁材料等については、焼却して熱エネルギーとして利用するか、あるいは廃棄物として埋め立てる方法がとられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリサイクル方法では、配線金属材料は回収されるが、基板材料の熱硬化樹脂等の絶縁材料は、再利用可能な材料として回収されることがなく、廃棄物の増大の一因となっている。
【０００４】
このため、地球環境保全のための廃棄物およびＣＯ2の排出量の減量、あるいは資源の効率的利用への対応は、重要な問題となっている。このような現状から、プリント基板のリサイクル方法として、再利用可能な樹脂と金属とに分離回収する方法が、またその手段として、特に樹脂と金属とに分離回収できる装置が望まれている。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、使用する樹脂が熱可塑性樹脂からなるプリント基板を廃プリント基板としてリサイクルするものにおいて、樹脂を効率的に分離回収可能な樹脂と金属の分離装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によると、廃棄された電子製品もしくは電子製品の製造工程で発生する廃材としての廃プリント基板から、熱可塑性樹脂のみあるいは熱可塑性樹脂と無機充填材とからなり絶縁基材をなす樹脂材料と導体パターンをなす金属材料とに分離する樹脂と金属の分離装置において、廃プリント基板を加圧する加圧手段と、廃プリント基板を少なくとも軟化可能な所定温度に加熱する加熱手段と、加熱手段によって所定温度に維持される廃プリント基板から、樹脂材料を濾過する濾過手段とを備え、加圧手段は、廃プリント基板を移送する回転体を有する駆動軸と、駆動軸の基端側に設けられて駆動軸を回転可能にする駆動部と、回転体を収容する保持部とを備え、回転体を収容する保持部の内周側には、回転体の回転力によって生じる所定の圧力が加わっており、濾過手段は、廃プリント基板から樹脂材料のみを通過させる焼結金属からなるフィルタであって、保持部の内周に露出するように配設され、駆動軸の径方向外側へ樹脂材料を取出すとともに、曲がりくねった穴で金属材料を捕捉するようになっている。
【０００７】
これにより、使用する樹脂が熱可塑性樹脂からなるプリント基板を廃プリント基板としてリサイクルするものにおいて、加熱手段によって加熱することで軟化させるとともに、加圧手段によって強制濾過することで樹脂材料のみを通過させて、濾過手段による分離回収を容易に行なうことが可能である。例えば、加熱手段によって、廃プリント基板、すなわち廃材となったプリント基板の初期の製造工程にて加熱成形された加熱温度に近い温度に維持されることで、溶融された樹脂を濾過手段を用いて容易に分離回収することが可能である。
【０００９】
また、廃プリント基板は、回転体によって移送されるとともに、回転体の回転による圧送力によって加圧されることができる。
【００１１】
さらに、フィルタは上記回転力による加圧力が加わる内周に露出して配設されるので、加圧された廃プリント基板から樹脂成分のみを容易にフィルタを介して通過させることができる。
【００１３】
これに加えて、被濾過対象物を濾過するフィルタのメッシュ穴が単に貫通しているものではなく、曲がりくねったメッシュ穴に形成することが可能である。したがって、樹脂材料を通過させるフィルタのメッシュ穴が曲がりくねったものとすることができるので、例えば針状の細くて長い金属材料であっても確実に捕獲でき、金属材料がフィルタを通過することを防止できる。
【００１４】
本発明の請求項２によると、回転体は、螺旋状の回転体であって、濾過手段は、回転体の先端部側の内周に配置されている。
【００１５】
螺旋状の回転体を螺旋方向に回転する回転力は、その螺旋方向の分力である径方向の遠心力と、軸方向の移送力すなわち圧送力による加圧力とを発生するので、回転体の螺旋方向に駆動される先端部側に向かう程、廃プリント基板を加圧することが可能である。
【００１６】
さらに、このとき、軸方向の移送力によって、濾過手段側に堆積した金属材料を除去可能であるので、フィルタの濾過性能の低下が防止可能である。
【００１７】
したがって、濾過手段による樹脂材料の濾過が容易となり、よって効率的に樹脂材料を濾過することができる。
【００１８】
本発明の請求項３によると、回転体の駆動軸は、鉛直方向に配置されている。
【００１９】
これにより、金属材料と樹脂材料から樹脂材料のみを濾過させるとき、上記回転力による加圧力によって樹脂材料を内周に押付けるとともに、濾過手段を通過できない金属材料を、鉛直方向に沈殿させることが可能である。
【００２０】
本発明の請求項４によると、内周の駆動部側とは反対側の端部には、金属材料が貯留可能な空間を有する。
【００２１】
すなわち、加圧手段を構成する保持部の内周のうち、駆動部側とは反対端側の端部には、金属材料が貯留可能な空間を有する。
【００２２】
これにより、回転体により移送された廃プリント基板を構成する樹脂材料と金属材料のうち、濾過手段によって樹脂材料が取出されるに従って、この空間を満たすように、金属材料を堆積させることが可能である。
【００２３】
本発明の請求項５によると、加熱手段は、廃プリント基板を加熱する加熱ヒータであって、保持部の内周の内壁内に設けられている。
【００２４】
これにより、回転体の回転よる攪拌に伴い、廃プリント基板同士の摩擦による摩擦熱の発生が可能であるとともに、廃プリント基板を加熱する加熱ヒータのエネルギー消費量の低減を図ることが可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の樹脂と金属の分離装置を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態の樹脂と金属の分離装置の構成を表わす構成図である。図２は、図１中の装置を適用して樹脂材料と金属材料とに分離する被処理物としてのプリント基板の概略構成を表わす模式的断面図である。
【００２７】
図１に示すように、樹脂と金属の分離装置１は、主要な機能を手段として表わすと、樹脂材料と金属材料とに分離する被処理物としての廃プリント基板２と、被処理物２を加圧する加圧手段Ｍ１と、被処理物２を少なくとも軟化可能な所定温度に加熱する加熱手段Ｍ２と、この加熱手段Ｍ２によって所定温度に維持される被処理物２から、樹脂材料２ａを濾過する濾過手段Ｍ３とを含んで構成されている。
【００２８】
これにより、使用する樹脂が熱可塑性樹脂からなるプリント基板１００を廃プリント基板２としてリサイクルものにおいて、加熱手段Ｍ２によって加熱することで軟化させるとともに、加圧手段Ｍ１によって強制濾過させることで樹脂材料２ａのみを通過させて、濾過手段Ｍ３による分離回収を容易に行なうことが可能である。
【００２９】
例えば、加熱手段Ｍ２によって、廃プリント基板２すなわち廃材となったプリント基板１００の初期の製造工程にて加熱成形された加熱温度に近い温度に維持されることで、溶融された樹脂を濾過手段Ｍ３を用いて容易に分離回収することが可能である。
【００３０】
なお、リサイクルする廃プリント基板２として使用するプリント基板１００の特徴の詳細については、後述する。
【００３１】
以下、図１に従って上記手段Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の詳細構成、および動作について説明する。
【００３２】
まず、加圧手段Ｍ１は、廃プリント基板２を移送する回転体３ａを有する駆動軸３と、駆動軸３を回転可能にする駆動部４と、回転体３ａを収容する保持部Ｈａとを備え、回転体３ａを収容する保持部Ｈａの内周Ｈａｈ側には、回転体３ａの回転による圧送力によって生じる所定の圧力が加わっている。
【００３３】
これにより、廃プリント基板２は、回転体３ａによって移送されるとともに、回転体３ａの回転による圧送力によって加圧されることができる。
【００３４】
なお、この回転体３ａの圧送力によって生じる所定の圧力が大きければ、後述の樹脂材料２ａの濾過作業が、加圧による強制濾過によって効率的に行なうことができる。一方、所定の圧力が小さい場合でも、濾過時間を十分長くとれば濾過は可能である。言換えると、樹脂材料の分離回収は可能である。
【００３５】
加熱手段Ｍ２は、廃プリント基板２を加熱する加熱ヒータ５であって、保持部Ｈａの内周Ｈａｈの内壁内に設けられている。
【００３６】
これにより、加熱手段Ｍ２は、廃プリント基板２が導入されている保持部Ｈａの内周Ｈａｈの全周にわたって保温することが可能である。保持部Ｈａの内周Ｈａｈに収容される被処理物である廃プリント基板２を少なくとも軟化可能な所定温度に容易に維持できる。
【００３７】
さらに、回転体３ａの回転よる攪拌に伴い、廃プリント基板２同士の摩擦による摩擦熱の発生が可能であるとともに、廃プリント基板２を加熱する加熱ヒータ５のエネルギー消費量の低減を図ることが可能である。
【００３８】
例えば被処理物としての廃プリント基板２、つまり廃材となったプリント基板１００（図２参照）の初期の製造工程にて加熱成形された加熱温度に近い温度に維持するように、保温手段Ｍ２の加熱ヒータ５の温度を調節すれば、保持部Ｈａの内周Ｈａｈに溶融状態の樹脂２ａを形成することが可能である。
【００３９】
なお、ここで、回転体３ａを収容する保持部Ｈａは、回転体３ａの外周を覆うものであって、後述の内周に露出するように配置されるフィルタ６の内周６ａも内周Ｈａｈを構成している。
【００４０】
なお、本実施形態では、加熱ヒータ５によって維持する所定温度を、プリント基板１００の初期の製造工程にて加熱成形された加熱温度に近い温度に設定した。これにより、熱可塑性樹脂からなる廃プリント基板２の樹脂成分２ａを軟化させることができるので、濾過手段Ｍ３による樹脂材料２ａの分離回収が可能である。
【００４１】
濾過手段Ｍ３は、被処理物としての廃プリント基板２から樹脂材料２ａのみを通過させるフィルタ６であって、保持部Ｈａの内周Ｈａｈに露出するように配設され、駆動軸３の径方向外側へ樹脂材料２ａを取出すように構成されている。
【００４２】
これにより、フィルタ６は、上記加圧手段Ｍ１（詳しくは回転体３ａの回転）の圧送力で所定の圧力が加わる内周Ｈａｈに露出して配設されるので、加圧された廃プリント基板２から樹脂成分（詳しくは、溶融した樹脂材料２ａ）のみを容易にフィルタ６を介して通過させることができる。
【００４３】
なお、フィルタ６は、焼結金属から形成されるように構成する。これにより、被濾過対象物を濾過するフィルタ６のメッシュ穴が単に貫通しているものではなく、曲がりくねったメッシュ穴に形成することが可能である。したがって、樹脂材料２ａを通過させるフィルタ６のメッシュ穴が曲がりくねったものとすることができるので、例えば針状の細くて長い金属材料２ｂであっても確実に捕獲でき、金属材料２ｂがフィルタ６を通過することを防止できる。
【００４４】
なお、このフィルタ６は、金属材料２ｂが通過できず、かつ樹脂材料２ａが通過可能なメッシュ穴の大きさを有するものであれば、ステンレス製フィルタ等を積層したディスクフィルタ、セラミック、あるいは発泡体の何れのフィルタでもよい。なお、焼結金属から形成されるフィルタ６は、組付構造が複雑なディスクフィルタに比べて、安価に製造できる。
【００４５】
なお、本実施形態におけるフィルタ６としては、金属材料としてステンレスを用いた焼結金属で形成し、メッシュ穴のサイズを５０μｍとした。なお、メッシュ穴サイズは、２５μｍ〜２００μｍの範囲であれば、樹脂材料２ａを金属材料２ｂから分離可能である。メッシュ穴を小さくする場合には、フィルタ６の寿命に制約され、メッシュ穴を焼結金属で形成する場合には、焼結する金属材料を代えることで、例えばステンレスに代えて銅（Ｃｕ）を用いて焼成すれば、２００μｍ程度の大きさにすることができる。
【００４６】
なお、廃プリント基板２が、多層プリント基板である場合、層間接続材料の大きさが１００〜２００μｍ程度であるため、メッシュ穴の大きさは、１００μｍ以下が望ましい。
【００４７】
さらにまた、フィルタ６を焼結金属で成形するので、フィルタ６の内周６ａに比較的高い圧力が加わっても、焼結金属の構造に起因して機械的強度が保証できる。したがって、比較的高い加圧下で、広い内周６ａの面積すなわち濾過面積を確保することが可能であるので、例えば所定量の被処理物（詳しくは、廃プリント基板２）を、その所定量を分割することなく、一括して処理可能であり、よって樹脂材料と金属材料とに分離する作業の生産性向上が図れる。
【００４８】
さらにまた、フィルタ６を焼結金属で成形するので、上記の如く使用する金属材料に起因して金属メッシュ穴のサイズが決まるので、メッシュ穴のサイズを高精度に形成できる。
【００４９】
ここで、リサイクルする廃プリント基板２として使用するプリント基板１００としては、図２に示すように、樹脂材料からなる絶縁基材２３と、絶縁基材２３の表面に配設され、金属材料からなる導体パターン２２とを備えている。
【００５０】
なお、絶縁基材２３に使用する絶縁材料としての樹脂材料は、熱可塑性からなるものであればよく、これにより、加熱することで軟化させることができるとともに、樹脂と金属の分離装置１によって分離回収した樹脂材料を加熱して所望の材料の形状にすることができる。
【００５１】
なお、従来のプリント基板の絶縁基材に使用される熱硬化樹脂からなるものでは、高温にしても弾性率が下がることはなく、このような簡便な装置１での分離回収は、不可能である。
【００５２】
なお、絶縁基材２３は、絶縁材料として、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と無機充填材料との混合物で形成されるものであれば何れのものでもよく、樹脂フィルムであってもよい。例えば、ポリエーテルエーテルケトン（略語としてのＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂またはそれらの混合物、熱可塑性ポリイミド樹脂（熱可塑性ＰＩ）樹脂、あるいはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等を用いることができる。
【００５３】
これにより、樹脂と金属の分離装置１によって分離回収された樹脂材料２ａは、いずれの場合にも、熱可塑性樹脂となり、従って同一成分であるため、回収後の樹脂材料も、回収前の樹脂材料すなわち絶縁材料と同等の特性が期待できる。
【００５４】
なお、図１中の回転体３ａの先端部３ａｓの下方には、フィルタ６の濾過によって残った金属材料２ｂを回収する回収穴７ａが設けられており、金属材料２ｂが導出可能である。
【００５５】
以上説明した本実施形態によれば、使用する樹脂が熱可塑性樹脂からなるプリント基板を廃プリント基板としてリサイクルするものにおいて、樹脂を効率的に分離回収することができる。
【００５６】
（変形例）
変形例としては、上記の実施形態で説明した加圧手段Ｍ１において、廃プリント基板２を移送するとともに圧送力によって加圧する回転体３ａの構成として、以下の特徴を具備するものを用いる。
【００５７】
加圧手段Ｍ１の回転体３ａは、螺旋状のものであって、駆動部４は、駆動軸３を介して、回転体３ａを螺旋の方向（図１中の回転体３ａに示す矢印方向）に回転させるとともに、濾過手段Ｍ３（詳しくは、フィルタ６）は、回転体３ａの螺旋方向に駆動される先端部３ａｓ側の内周Ｈａｈに配置されている。すなわち、螺旋状の回転体３ａを螺旋方向に回転する回転力は、その螺旋方向の分力である径方向の遠心力と、軸方向の移送力すなわち圧送力による加圧力とを発生する。これにより、回転体３ａの螺旋方向に駆動される先端部３ａｓ側に向かう程、廃プリント基板２を加圧することが可能である。
【００５８】
なお、この加圧力としては、回転体３ａの螺旋状の螺旋（以下、スクリュのリード角と呼ぶ）を不等ピッチのリード角とし、螺旋方向に向かう程すなわち先端部３ａｓ側に向かう程、そのリード角を下げることで、径方向の回転力に比べて軸方向の回転力すなわち圧送力を増大させて、所定の加圧力にすることができる。これにより、加熱によって少なくとも軟化状態となった樹脂材料２ａが粘性の高いものであっても、回転数増加による遠心力による加圧力に頼らずとも、比較的低い回転数で、軸方向の圧送力による加圧力で所定の圧力に加圧することができる。
【００５９】
さらに、このとき、軸方向の移送力によって、濾過手段Ｍ３（詳しくは、フィルタ６）側に体積した金属材料２ｂを除去可能であるので、フィルタ６の濾過性能の低下が防止可能である。
【００６０】
したがって、濾過手段Ｍ３による樹脂材料２ａの濾過が容易となり、よって効率的に樹脂材料２ａを濾過することができる。
【００６１】
なお、回転体３ａの駆動軸３は、鉛直方向に配置されていることが好ましい。これにより、金属材料２ｂと樹脂材料２ａから樹脂材料２ａのみを濾過させるとき、遠心力によって樹脂材料２ａを内周Ｈａｈに押付けるとともに、フィルタ６を通過できない金属材料２ｂを、鉛直方向（詳しくは、内周２ａｈに配置されたフィルタ６の下方向）に堆積させることが可能である。
【００６２】
したがって、内周Ｈａｈに露出したフィルタ６を介して樹脂材料２ａを分離回収できるとともに、フィルタ６を目詰りさせることなく、金属材料２ｂを下方に堆積させることができる。
【００６３】
他の変形例としては、上記の実施形態で説明したフィルタ６の濾過によって残った金属材料２ｂを回収する回収穴７ａには、金属材料２ｂが貯留可能な空間７ｂを有する構成とする。すなわち、保持部Ｈａの内周Ｈａｈの駆動部４側とは反対側側の端部には、回収穴７ａを介して金属材料２ｂが貯留可能な金属取出し部８を設ける構成とする。これにより、回転体３ａにより移送された廃プリント基板２を構成する樹脂材料２ａと金属材料２ｂのうち、濾過手段Ｍ３によって樹脂材料２ａが取出されるに従って、この空間７ｂを満たすように、金属材料２ｂを堆積させることが可能である。
【００６４】
なお、金属取出し部８には、金属材料２ｂが空間７ｂを満たした（詳しくは、空間７ｂに混在する樹脂材料２ａと金属材料２ｂのうち、金属材料２ｂが大部分を占める）際に使用するヒータ７ｃとスクリュ駆動部７ｄを設けていることが望ましい。これにより、金属材料２ｂに混入した樹脂材料によって、金属材料２ｂが固着することなく、スクリュ駆動部７ｄによって排出されることができる。
【００６５】
また、上記の実施形態で説明した加圧手段Ｍ１の前段装置として、スクリュ式の被処理物２を搬入する搬入装置を有する供給部９（図１参照）を設けてもよい。これにより、図１に示すスクリュ式ローダが回転する回転ピッチに応じて、被処理物２（詳しくは、廃プリント基板２もしくは廃プリント基板２を所定の大きさに裁断した分割基板２ａｂ）の加熱・加圧手段Ｍ１への供給量が調節可能である。すなわち、スクリュ部９ａの回転速度を変えることで、加圧手段Ｍ１への供給量が調節できる。
【００６６】
さらにまた、上記の実施形態で説明した濾過手段Ｍ３の次段装置として、フィルタ６に通じる導出穴８ａを介して、フィルタ６を通過させて樹脂材料２ａのみに分離回収したものを、一時保管する樹脂取出し部８を設けてもよい。なお、スクリュ式のローダ８ｂを備えるとともに、このスクリュ部８ｂで攪拌される樹脂材料２ａを保温する保温ヒータ８ｃを設けることが好ましい。
【００６７】
これにより、分離回収した樹脂材料２ａが冷却固化することがなく、樹脂と金属の分離装置１が詰る等の故障の防止ができる。
【００６８】
さらにまた、上記の実施形態で説明したフィルタ６として、いわゆるプレコートフィルタを用いてもよい。すなわち、予めメッシュ穴を大きめに形成しておき、樹脂と金属の分離装置１の稼動とともに、フィルタ６の内周６ａに金属材料２ｂが堆積し、メッシュ穴が小さくなっていくことで、所望のメッシュ穴になるようにするものであってもよい。これによって、フィルタ６の寿命延長が図れる。
【００６９】
さらにまた、上記の実施形態で説明した加圧手段Ｍ１において、回転体３ａ、特に螺旋状の回転体３ａとフィルタ６の内周６ａとの径方向の隙間を小さくすることで、内周６ａに堆積した金属材料２ｂをかき取る構成としてもよい。これによって、樹脂と金属の分離装置１、特にフィルタ６の自己再生が可能であり、フィルタ６の寿命向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の樹脂と金属の分離装置の構成を表わす構成図である。
【図２】図１中の装置を適用して樹脂材料と金属材料とに分離する被処理物としてのプリント基板の概略構成を表わす模式的断面図である。
【符号の説明】
１  樹脂と金属の分離装置
２  廃プリント基板
２ａｂ  （廃プリント基板２を裁断した）分割基板
２ａ  樹脂材料
２ｂ  金属材料
３  駆動軸
３ａ  螺旋状の回転体
３ａｓ  先端部
４  駆動部
５  加熱ヒータ
６  フィルタ
６ａ  内周（保持部Ｈａの内周Ｈａｈの一部）
７  金属取出し部
７ａ  回収穴
７ｂ  （金属材料２ｂが貯留可能な）空間
８  樹脂取出し部
８ｂ  スクリュ式ローダ
８ｃ  保温ヒータ
９  （スクリュ式の被処理物２を搬入する搬入装置を有する）供給部
２２  導体パターン
２３  樹脂フィルム（絶縁基材）
１００  プリント基板
Ｍ１  加圧手段
Ｍ２  加熱手段
Ｍ３  濾過手段
Ｈａ  保持部
Ｈａｈ  内周
【図１】
0004123773.tif 000002
【図２】
0004123773.tif 000003