PCB 블로그 - 폐PCB 보드 재활용 기술의 새로운 진전

1 개요

1.1 폐기 PCB 보드 재활용의 필요성

현재 유럽 연합의 WWW 지침과 유사한 법규의 세계 각지와 국가에서의 실시 (또는 곧 전면적인 실시를 시작할 것) 를 둘러싸고 폐전자 제품의 회수와 재활용은 이미 매우 중요한 임무가 되었다.이 작업에서 폐전자 제품에서 PCB 보드의 재활용과 재활용은 가장 중요한 문제 중 하나입니다.이 글은 주로 최근 몇 년 동안 일본의 이 방면의 기술 진보를 종합하여 서술하였다.최근 몇 년 동안 일본 관련 부서는 일본의 주요 가전제품 폐품 중 PCB 판의 함량과 처리량을 조사했다.비율 (질량계) 이 10% 보다 낮다.PCB 함량이 높은 전자제품은 컴퓨터 제품이다.PCB 보드의 컴퓨터 점유율은 20-30%입니다(품질 비율).일본전자기술산업협회 컴퓨터3R촉진사업위원회의 통계에 따르면 현재 일본에는 매년 약 6만 5000대의 기업컴퓨터가 있어 재활용과 재활용 문제를 해결해야 한다.일본전자기정보기술산업협회의 조사에 따르면 2003년 일본 내 컴퓨터 쓰레기량은 약 1만t, 2013년 약 5만t, 2015년 약 8만t으로 추정된다.

1.2 폐PCB 보드 재활용의 원칙

인쇄회로기판의 각 부품은 컴퓨터 마더보드의 경우 금속재료 (전체 회로기판 품질의 약 50.8%), 유리섬유포 (약 16.3%), 유기수지 (약 32.8%) 등 세 가지 주요 재료로 구성된다. PCB판의 이 세 부품의 분리는 더 어려운 작업이다.따라서 과거에는 이러한 폐기물을 처리하기 위해 매립법을 사용했습니다.그러나이 처리 방법은 EU의"WEEE"지령의 요구 사항에 부합하지 않습니다 (WEEE 지침은 IT 및 소형 가정용 전자 제품의 재생률이 75% 이상, 회수율이 65% 이상).따라서 재활용과 재활용에 힘써야 한다.폐기된 PCB 보드의 재활용을 위해 기업은 일반적으로 (1) 환경 효과를 얻는 세 가지 이점을 고려해야 합니다.실현성이나 지역 환경 보호의 장점, 즉 공기, 수질, 토양과 인류 건강은 더 이상 영향을 받지 않는다.(2) 재사용의 이점.폐기된 PCB 보드의 재활용 및 재상업화를 실현하고 재활용이 불가능한 폐기물의 수를 가능한 한 최소화합니다.(3) 비용 효율.폐기된 PCB 보드를 재사용하는 데 드는 처리 비용은 더 낮아야 합니다.이러한 저비용 효과를 얻는 것은 가공에 사용되는 공예 기술과 밀접한 관련이 있다.

1.3 폐PCB 보드 재활용의 주요 측면

세계에서 폐기된 PCB 보드의 회수와 재활용은 이미 시작되었으며, 그것이 함유된 금속 부품에 대한 회수이다.이 작업은 주로 일부 금속 제련소에서 진행한다.구리, 금, 니켈 등 금속은 PCB판의 회로, 단자 등을 폐기하는 데 쓰인다.PCB의 부품을 연결하기 위해 이미 납과 주석과 같은 각종 금속을 사용했다.PCB에 장착된 전자 부품에도 금, 은, 팔라듐과 같은 귀금속이 포함되어 있습니다.관련 기관의 연구 통계에 따르면, 데스크탑 메인보드에는 주로 각종 금속 재료 성분이 함유되어 있는데, 그 비율은 각각 구리 66.9%, 주석 10.7%, 철 10.3%, 납 7.61%, 금 0.11%, 팔라듐 0.02%, 기타 금속 성분 4.41%,반면 폐PCB판의 금과 팔라듐 함량은 원광의 2~20배이기 때문에 금과 팔라듐 금속의 회수와 재활용은 큰 발전 전망을 가지고 있다.PCB 판용 수지에는 난연 성분도 들어 있다.난연제는 주로 브롬화합물, 산화안티몬, 인화합물 등을 함유하고 있다. 이들 불순물은 폐PCB판의 구리를 정제하고 회수하기 전에 분리해야 하는데, 이 역시 금속 회수 과정을 안전하게 하는 관건이다.최근 몇 년 동안 세계에서 폐PCB 보드 재활용에 대한 연구는 주로 세 가지 방면에 집중되어 있다.금속 재활용 기술, 전체 PCB 보드의 분해 기술, 폐기된 PCB 보드에서 할로겐 성분을 제거하는 기술이다.

2. 폐PCB 보드의 금속

현재 폐기된 PCB 보드에서 금속을 회수하는 데는 주로 금속 제련법(이 방법을 건법이라고 부른다)이 사용되고 있다.이밖에 화학법으로 금속을 용해하는 방법 (이 방법은 습법으로 략칭함.) 과 생물법과 같은 기타 회수방법도 나타났다.

2.1 버려진 PCB 보드에서 건식 금속 회수

금속제련법으로 폐PCB판의 금속을 회수하려면 제련가공 전에 예처리가 필요하다.그것의 사전 처리는 건류 또는 분쇄를 사용하여 PCB 보드에 장착 된 금속 및 전자 부품을 분리합니다.이러한 분리, 분리 및 필터링 항목은 비교적 쉽게 구현할 수 있습니다.폐기된 PCB 보드 구성 요소의 분리 및 필터링은 입자 크기와 상대 밀도의 차이로 분리 될 수 있습니다.정전기, 자력, 풍력 등을 통해 선별하고 분리할 수도 있다. 그러나 주요 목적은 항상 금속의 회수율을 높이는 것이다.주의해야 할 것은 건류법은 일정량의 기체를 생성할 수 있다는 것이다.이 가스에는 브롬화 난연제가 함유되어 있기 때문에 2차 연소로에서 완전히 연소해야 한다.높은 연소 중에 브롬화물이 발생할 수 있는 것을 방지하기 위해서, 연소된 기체는 냉수로 빠르게 냉각해야 한다.폐수를 배출하고 회수하는 처리시설에서는 오염되지 않은 액체의 기준요구에 도달하도록 각별히 주의해야 한다.선별과 분리 수단을 통해 재활용 재료의 금속 함량을 높인 후 이를 구리의 정련 과정에 투입한다.구리 제련법으로 폐PCB판의 구리 성분 추출 공정은 먼저 폐PCB판을 자체 용광로에 넣은 후 회전로와 정련로를 통해 제련한 후 전해를 통해 구리를 추출한다.제련 과정에서 얻은 광재는 유리섬유에 존재하는 SiO2 성분을 다량 함유하고 있으며 접착제(충전재)로 사용되는 원재료, 포장재 및 기타 재활용 제품으로 회수되고 있다.폐기된 휴대전화의 금속을 회수하고 재활용하는 데 있어서 매우 유행하는 처리 방법은 건식이다.그것은 먼저 핸드폰의 배터리를 제거한 후에 전체 기체를 회수한다.현재 일본의 폐PCB 패널 재활용 연구개발에서는 재활용을 위한 사전 처리 사업에 초점을 맞추고 있다.효과적인 수단을 통해 금속 이외의 성분을 제거하여 금속 회수 효율을 높이는 방법을 연구한다.

2.2 폐기된 PCB 보드에서 습법으로 금속 회수

폐PCB 판의 오스프리를 습법으로 분쇄하다.미국: 2713231)은 산 용액을 사용하여 PCB 판의 금속 이온화를 용해한 다음 알칼리 침전 은 등을 첨가하여 회수의 목적을 달성할 것을 제안했다.이 분야 연구 내용에는 폐기된 PCB 보드의 파쇄재를 광물산과 과산화수소의 혼합 용액에 담가 얻으려는 금속 재료를 녹이는 방법도 제시됐다.

3. PCB 보드에서 어셈블리 분리 폐기

최근 몇 년 동안 폐PCB 보드의 금속을 회수하는 것 외에도 PCB 보드의 다른 부품의 재활용 연구는 재활용 부품의 분리 순화 측면에서 두드러진 진전을 보이고 있다.PCB판 기판 재료의 제조에서 PCB판의 높은 신뢰성과 고층간 접착성을 실현하기 위해 흔히 사용하는 수지접착제는 에폭시수지와 페놀수지와 같은 열경화성수지이다.이러한 열경화성 수지는 고화 및 성형 후 불용성 및 불용성 폴리머로 변하여 분리, 제거 및 재사용이 어렵습니다.이미 PCB 보드에 집적된 열경화성 수지의 분리에 대해 일본의 현재 주류 분리 공정은 먼저 열경화성 수지를 PCB 보드에서 분리한 후 남은 금속과 유리섬유 성분을 분리하는 것이다.그것은 PCB 보드를 가열하고 연소시킨 다음 연소 후 생성 된 잔류물을 회수합니다.이 시험은 회전식 액화 석유 가스 연소로에서 진행된다.연소로의 내장 용적은 1.3m0.5m 0.5m 이다. 회수 대기 중인 폐PCB 패널 시료를 난로에 넣고 (5kg 넣을 수 있음) 1173-1223°F(즉, 634-662°C)로 가열한다.이 연구는 또한 다양한 크기의 재활용 PCB 보드와 재활용률의 관계를 비교 실험했습니다.획득한 테스트 결과는 큰 사이즈의 PCB 보드 샘플이 작은 사이즈와 작은 사이즈의 회수 PCB 보드 샘플보다 더 높은 금속 회수율을 가지고 있다는 것이다 (그림 4 참조).PCB 보드 시료의 크기가 작아 연소 과정에서 더 많은 가스가 산란되기 때문이다.그러나 소형 PCB 보드 샘플의 회수 및 가공에서는 에너지 소비량과 재활용 비용이 상대적으로 낮습니다.

4. 폐기된 PCB 보드의 할로겐 성분 제거

일반적인 전기제품, 가전제품 등에는 안전을 위해 PCB 판의 수지에 할로겐과 안티몬 화합물 등 난연제를 첨가했다.현재 사람들은 그것이 환경과 인체에 해롭다고 생각한다.그러므로 페기된 PCB판을 회수하는 연구에서 페기된 PCB판의 할로겐성분을 제거하는것은 이미 중요한 연구개발사업으로 되였다.외국의 관련 연구 부서의 테스트 결과에 따르면 1990년대에 생산된 데스크탑 PCB 보드의 브롬 함량은 약 9% (PCB 보드 중량 대비 100) 를 차지한다.TV, 사무용 전자제품(OE) 등의 PCB 보드(일반적으로 페놀 종이 기반 복동층 압판을 기재로 사용)는 브롬 함량이 4.4~5.3%, 안티몬 함량이 0.4~0.9%를 차지한다. 폐기 PCB 보드의 할로겐 성분 제거는 주로 PCB 보드에 난연제로 존재하는 브롬 물질을 제거하는 것이다.1960년대 이후 세계에서 할로겐 제거 기술에 대한 연구 작업이 시작되었다.현재의 할로겐 제거 작업은 주로 폐PCB 패널의"무해화"재활용을 실현하는 것이다.PCB 보드에 함유된 할로겐 제거는 벤젠 고리와 결합된 할로겐 원자를 벤젠 고리와 분리하는 것이다.이론적으로 염소 원자와 벤젠 고리 사이의 분리는 916KJ/mol의 에너지를 필요로 하고, 벤젠 고리에서 브롬 원자를 분리하려면 879kJ/mol의 에너지를 필요로 한다.제거 처리 방법에는 용액법, 건고상반응법 등이 있다.

(1) 수소화법

최근 등장한 각종 탈할로겐 발명 중 수소화 공정 노선이 가장 많다.수소화 반응을 통해 PCB 보드의 할로겐을 제거하는 이 방법은 주로 금속 촉매의 존재 하에 처리될 PCB 보드를 수소와 접촉시켜 할로겐 원자와 수소 원자 사이의 반응을 일으킨다.사용하는 금속 촉매는 일반적으로 팔라듐과 같은 활성탄에 부하된 귀금속이며, 일부 연구 결과는 리튬 기반 수소화 알루미늄과 같은 수소화 촉매를 사용합니다.수소 주입약제는 주로 갑산이나 갑산이다.

(2) 열분해법

폐PCB 보드에 있는 할로겐 난연제의 수지를 열분해하여 할로겐이 함유된 수지를 액상에서 분해하거나 기름 모양(원유 회수)을 초래한 후 유리된 할로겐 화합물을 첨가된 알칼리성과 결합시킨다.이 화합물은 할로겐을 함유한 물질을 추출하기 위해 반응한다.이러한 종류의 할로겐 제거 중 일부 (예: JP 10-24274, JP 2001-172426, JP 9-262565, JP 9-249581 등) 에서 서로 접촉하는 알칼리성 촉매의 유형과 반응 온도는 다음과 같다. 차이.폐기된 PCB 판의 할로겐 함유 수지는 주로 브롬 에폭시 수지를 함유하고 있다.브롬은 열분해를 거쳐 분리된 후 첨가된 알칼리성 촉매(칼륨염)도 분리된 브롬과 반응해 브롬화칼륨을 생성해 브롬화칼륨을 회수하기 쉽다.할로겐을 회수하는 데 있어서 이런 열분해 방법은 수소화 방법보다 더 엄격하다.그것의 유리 할로겐은 더욱 완전히 회수되었다.

(3) 고상반응법

금속화합물은 폐PCB판에 있는 수지건과 혼합해 고상반응을 일으켜 폐PCB판에 존재하는 수지에서 할로겐을 분리해 할로겐화물염 형태로 추출하는 데 쓰인다.폐기된 PCB 판의 할로겐 성분을 제거하는 이 고상반응 방법은 주로 산화칼슘, 산화철, 이산화규소, 산화알루미늄을 금속화합물로 사용한다.

(4) 생화학법

최근 몇 년 동안 미생물을 사용하여 폐기 된 PCB 보드의 할로겐을 제거하는 것이 제안되었습니다.그러나이 방법을 사용하여 할로겐 농도를 제거하고 ppm 수준으로 처리하는 데 오랜 시간 (며칠 또는 몇 개월) 이 걸리므로 버려진 PCB 보드의 할로겐을 많이 제거하는 것은 적합하지 않습니다.

(5) 전해

관련 연구 성과는 PCB 보드에서 할로겐을 전해법으로 제거하는 방법을 제시했다.이것은 미래에 널리 채택될 가능성이 있는 공예 방법이라고 생각한다.폐기된 PCB 판수지의 할로겐 화합물을 유기용매에 녹여 전해반응을 통해 분리한다.