膜回収装置及び膜回収方法
【課題】太陽電池等の表面に施される希少金属や有機物等を回収する。
【解決手段】透光基板の表面に膜が施された太陽電池等の板材からこの膜を回収する膜回収装置及び膜回収方法である。前記透光基板の表面の膜に照射するレーザ光を発生させ、当該レーザ光を制御して前記透光基板の裏面側から当該レーザ光を前記膜に照射し、前記透光基板にほとんど影響を与えずに当該膜を瞬時に加熱して局所的に膨張収縮させ、前記透光基板と前記膜の境界面をずらして互いの接着を破壊して剥離する。
【解決手段】透光基板の表面に膜が施された太陽電池等の板材からこの膜を回収する膜回収装置及び膜回収方法である。前記透光基板の表面の膜に照射するレーザ光を発生させ、当該レーザ光を制御して前記透光基板の裏面側から当該レーザ光を前記膜に照射し、前記透光基板にほとんど影響を与えずに当該膜を瞬時に加熱して局所的に膨張収縮させ、前記透光基板と前記膜の境界面をずらして互いの接着を破壊して剥離する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光基板の表面に膜が施された太陽電池や液晶パネル等の板材から前記膜を回収する膜回収装置及び膜回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透光基板の表面に種々の機能を有する膜が施された板材は多数生産されている。例えば、地球温暖化対策等の目的で、世界中にたくさんの太陽電池が設置され始めている。太陽電池は、発電効率の低下等により寿命を迎える。そして、世界中に設置される太陽電池は、いずれ寿命を迎えて、大量の太陽電池の廃棄物が発生してしまう。太陽電池は、パネルの面積に比例した発電量になるため、大量のパネルが回収されることが予想される。
【０００３】
また、テレビ等の表示装置では、液晶パネルが主流となっており、次世代の有機ＥＬテレビ等も含めて、寿命を迎えたパネルが大量に発生することが予想される。この結果、太陽電池や液晶パネル等の、膨大な数のパネルが回収されることになる。これらのパネルからは、外装部や表示パネル部を含めて、再生されるべき部材が大量に出るものと予想される。
【０００４】
太陽電池には、希少金属、有害金属、高額有機物等を使用して製造されている。このような太陽電池から、希少金属等を取り出すには、薬品等を用いるのが通常である。
【０００５】
現在、上述のようなパネルを処理する技術としては、ガラス基板等の表面の薄膜を、化学薬品等を使用して回収する方法が一般的である。例えば太陽電池には、希少金属、有害金属、高額有機物等を使用して製造されている。このような太陽電池から、希少金属等を取り出すには、薬品等を用いるのが通常である。この薬品等を用いた回収工程としては、例えば、モジュールを粉砕する工程、粉砕物を酸で処理して薄膜の成分である金属等を溶出させる工程、金属含有固形物をケーキの状態で回収する工程、前記ケーキを多段プロセスで精製する工程等で、前記パネルが回収される。
【０００６】
また、太陽電池、ＴＦＴ液晶、カラーフィルター等の製造工程においては、金属膜や有機膜の製膜工程で不良と判断されるガラスがでる。このガラスは、その金属膜に対して酸処理をし、有機膜に対して強アルカリ溶剤等を用いて溶解して取り除く処理をして、再利用されていた。
【０００７】
このようなパネルの処理方法としては特許文献１のようなものがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、パネルを粉砕して化学薬品等を用いて処理する再生方法では、人体に悪影響を及ぼす有害物質が大量に発生してしまうという問題がある。
【０００９】
また、上記処理には大量の化学薬品、酸、アルカリ液等を使用するが、多量の有害金属を含む化学薬品、酸、アルカリ液等の廃液がでるため、その廃液を処理するのにコストが嵩むという問題がある。
【００１０】
本発明は、上述の問題点に考慮してなされたもので、膜を固形物の状態で回収して再利用をしやすくした膜回収装置及び膜回収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】
【００１１】
かかる課題を解決するために、本発明は、透光基板の表面に膜が施された板材から当該膜を回収する膜回収装置及び膜回収方法である。この膜回収装置及び膜回収方法は、前記透光基板の膜に照射するレーザ光を発生させ、当該レーザ光を制御して、前記透光基板の裏面側から当該レーザ光を前記膜に照射し、前記透光基板にほとんど影響を与えずに当該膜を瞬時に加熱して局所的に膨張させると共に放熱して収縮させて前記透光基板と前記膜の境界面をずらし互いの接着を破壊して剥離することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
前記透光基板の裏面側から前記レーザ光を前記膜に照射して前記透光基板にほとんど影響を与えずに当該膜を瞬時に加熱して局所的に膨張させると共に放熱して収縮させ、前記透光基板と前記膜の境界面をずらして互いの接着を破壊して剥離するため、化学薬品等を必要とせずに、前記膜を固形物のままで回収することができ、回収及びその後の再利用が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかかる薄膜回収装置１を示す概略構成図である。
【図２】薄膜回収部の一例を示す概略構成図である。
【図３】薄膜回収部の他の例を示す概略構成図である。
【図４】剥がれ落ちた薄膜の分離手段の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態について説明する。本発明の膜回収装置及び膜回収方法は、透光基板の表面に施される膜材を剥離して回収するものである。膜材としては種々のものがあるが、ここでは太陽電池や液晶パネル等の表面に施される薄膜を回収する場合を例に説明する。太陽電池や液晶パネル等の透光基板の表面の薄膜には、希少金属（レアメタル）や、有害金属や、有機物が含まれている。本実施形態の膜回収装置及び膜回収方法は、このような薄膜を透光基板から回収して、薄膜の成分や透光基板を再利用するための装置及び方法である。透光基板は、透明基板や半透明基板等であって、レーザ光の一部又は全部を透過する基板である。透光基板の具体例としては、半導体用石英ガラスやアクリル樹脂やフィルムやカラーフィルタやＴＦＴ基板等がある。さらに、半導体ウエハやプリント基板等の、レーザ光の一部しか透過しない半透明の基板でも、本実施形態に係る膜回収装置及び膜回収方法を適用することができる。後述するようにレーザ光の周波数等を調整して、レーザ光のエネルギーが、なるべく半透明の基板に吸収されずに、表面の積層回路等の膜に多く吸収させてその膜を破壊するようになっている。
【００１５】
［膜回収装置］
まず、薄膜回収装置１を図１〜３に基づいて説明する。この薄膜回収装置１は、レーザ照射部２と、パネル搬送部３と、薄膜回収部４とから構成されている。
【００１６】
レーザ照射部２は、レーザ発生器６と、反射ミラー７と、走査装置８と、集光レンズ９とから構成されている。なおここでは、液晶パネル１０を例に説明する。液晶パネル１０は、透光基板１１と、この透光基板１１の表面に施された薄膜１２とを備えて構成されている。
【００１７】
レーザ発生器６は、ガラス等の透光基板１１の表面の薄膜１２に照射するレーザ光１３を発生させる。レーザ発生器６は、特定波長のレーザ光１３を発生させる。このレーザ光１３は、透光基板１１を透過してこの透光基板１１に影響を及ぼさない波長のレーザ光である。例えば、波長が２４５〜１０６４ナノメーターのＹＡＧレーザ、イットリウム・バナデート（YVO4）レーザ、エキシマレーザ、アルゴンレーザ等を用いる。さらに、薄膜１２に吸収されてこの薄膜１２を効率的に加熱し、薄膜１２を溶かさないで膨張させる特性の波長になっている。このレーザ光１３は、透光基板１１をその裏面側から透過して透光基板１１の表面の薄膜１２を効率的に加熱する。具体的には、薄膜１２の材料等の諸条件によって、薄膜１２を効率的に加熱できるレーザ光１３の特性が異なるため、各薄膜１２に応じて、連続光、パルス光、パルス光の周波数、光の強度、光量、波長、位相、焦点等を調整して、透光基板１１に影響をほとんど及ぼさないで、薄膜１２を最も効率的に加熱できるレーザ光１３にする。薄膜１２に含まれる材料は１種類とは限らないため、透光基板１１に吸収されにくく各材料に吸収されやすい波長のレーザ光１３を選択する。複数のレーザ光１３を選択する場合は、各レーザ光１３が効率的に各材料に吸収されるように、位相や偏光も必要に応じて設定する。これにより、透光基板１１にほとんど影響を及ぼさずに薄膜１２を瞬時に加熱して膨張させる特性のレーザ光１３を発生させる。
【００１８】
反射ミラー７は、レーザ発生器６から発振されたレーザ光１３を走査装置８まで導くためのミラーである。ここでは、２つの反射ミラー７が配設されているが、レーザ発生器６と走査装置８との位置関係に応じて適宜枚数が配設される。
【００１９】
走査装置８は、前記レーザ光１３を、後述するように薄膜１２に対して焦点をぼかした状態を保って、液晶パネル１０全体をむらなく走査させるためのビーム制御部である。走査装置８は、反射ミラー７で反射されたレーザ光１３をパネルに対して走査するためのガルバノミラーを備えて構成されている。なお、ガルバノミラーの代わりにポリゴンミラー等でも良い。走査装置８による走査は、一定の面積で行われる。例えば、走査装置８で、液晶パネル１０の薄膜１２の全面積の１／４〜１／２の範囲を一度に走査する。この範囲は、走査装置８の機能は液晶パネル１０の大きさ等によって適宜設定される。
【００２０】
集光レンズ９は、レーザ発生器６から発生したレーザ光１３を薄膜１２に絞るためのレンズである。この集光レンズ９は、レーザ光１３の焦点を薄膜１２に正確に合わせるのではなく、薄膜１２を最も効率的に加熱することができるように焦点をぼかす。即ち、レーザ光１３は、薄膜１２に焦点を合わせて薄膜１２の一点を照射するのではなく、薄膜１２に対して焦点をぼかして薄膜１２のある程度の範囲を照射することで、その照射点を溶かさずに高温に加熱して膨張させるようになっている。具体的には、一旦、焦点を薄膜１２に合わせてからずらし、薄膜１２を最も効率的に加熱できる点を実験的に探してぼかす。これにより、レーザ光１３で薄膜１２のある程度の範囲の点（焦点ぼかしで多少大きくなる点）を瞬時に高温に加熱して薄膜１２を溶かさずに膨張収縮させ、レーザ光１３の影響をほとんど受けない透光基板１１との間で膨張収縮させて互いに接着した境界面をずらして破壊して剥離させる。即ち、走査されるレーザ光１３を透光基板１１の裏面側から表面の薄膜１２に照射して薄膜１２を膨張収縮させて剥離させる。具体的には、薄膜１２の一点に、走査されるレーザ光１３が一瞬だけ照射されることで、薄膜１２の一点が局所的に瞬時に加熱されて膨張し、次の瞬間には加熱されていない周囲に熱が伝わって瞬時に放熱される。これにより、薄膜１２の一点が、瞬間的に膨張して収縮される。これに対して、透光基板１１は、ほとんどレーザ光１３の影響を受けないため、膨張収縮しない。薄膜１２が膨張収縮し、透光基板１１がほとんど変化しないため、透光基板１１と薄膜１２との境界面が強制的にずらされて破壊され、互いに剥がれてしまう。さらに、薄膜１２の一点を膨張させて、膨張しない周囲の部分と軋轢を生じさせ、次の瞬間に放熱して収縮させることでその部分が周囲の薄膜１２から引きちぎれて破壊される。これにより、レーザ光１３が照射された点の薄膜１２を、透光基板１１から剥離して破壊するようになっている。これにより、薄膜１２を、後の処理が容易な固形物のままの状態で回収する。
【００２１】
パネル搬送部３は、前記走査装置８によるレーザ光１３の走査を薄膜１２全体に施すことができるように、適宜液晶パネル１０をずらすための装置である。パネル搬送部３は、搬送ローラ１４を備えて構成されている。搬送ローラ１４は、適宜駆動されて、液晶パネル１０を搬送する。液晶パネル１０は、この搬送ローラ１４に載置され、走査装置８による走査に応じて、適宜搬送される。液晶パネル１０は、その裏面を上側に向けてパネル搬送部３の搬送ローラ１４に載置される。パネル搬送部３は、レーザ照射部２と共に制御部(図示せず)に接続されて、レーザ照射部２とパネル搬送部３とが連動して制御されるようになっている。パネル搬送部３は、液晶パネル１０を連続的にずらしても良く、非連続的にずらしても良い。
【００２２】
薄膜回収部４は、透光基板１１から剥離して破壊して下方へ落下する薄膜１２を回収するための装置である。薄膜回収部４による回収方法としては、粘着や吸引等が用いられる。粘着の場合は、粘着フィルムを用いる。この場合、薄膜回収部４は、図２に示すように、粘着フィルム１５を巻いた繰り出しローラ１６と、粘着フィルム１５を巻き取る巻き取りローラ１７とから構成されている。粘着フィルム１５は、繰り出しローラ１６と巻き取りローラ１７とで、薄膜１２へのレーザ光１３の照射部分に面して配設される。これにより、レーザ光１３で剥離して落下する薄膜１２を粘着フィルム１５で吸着して回収する。
【００２３】
吸引による場合は、薄膜回収部４は、図３に示すように、吸引ノズル２０と、フィルタ２１と、ブロア２２とから構成されている。
【００２４】
吸引ノズル２０は、剥がれ落ちる薄膜１２を受け取るためのノズルである。吸引ノズル２０は、漏斗状に上方へ開いて形成されている。吸引ノズル２０の下端部に吸引パイプ２３が接続されている。吸引ノズル２０は、走査装置８による走査範囲に対応して形成されている。具体的には、吸引ノズル２０を、走査装置８による走査範囲全体を覆う大きさに形成したり、吸引ノズル２０を小さく形成して走査装置８による操作位置に移動に応じて吸引ノズル２０を移動させるようにしたりする。
【００２５】
フィルタ２１は、剥がれ落ちる薄膜１２を捕集して回収するための部材である。フィルタ２１は、吸引ノズル２０とブロア２２との間に設けられている。
【００２６】
ブロア２２は、空気を吸引するための装置である。ブロア２２は、吸引パイプ２３を介して吸引ノズル２０に接続されている。
【００２７】
また、図４に示すように、必要に応じて分離手段２４が設けられる。この分離手段２４は、剥がれ落ちた膜材の磁性や比重や帯電性等の特性の違いに応じて異なる材料を分離する手段である。ここでは、分離手段２４は、膜材の磁性の違いに応じて異なる材料を分離する手段として説明する。分離手段２４は、搬送ダクト２５と、第１高圧電極箱２６と、第２高圧電極箱２７と、第３高圧電極箱２８を備えて構成されている。搬送ダクト２５は、その先端部が、剥がれ落ちた材料を直下に望ませて設けられ、基端部にブロア２９及びフィルタ３０が設けられる。搬送ダクト２５の途中に、第１高圧電極箱２６と、第２高圧電極箱２７と、第３高圧電極箱２８とがそれぞれ設けられる。ブロア２９は搬送ダクト２５内の空気を吸引して剥がれ落ちた材料を空気と共に搬送する。フィルタ３０は、第３高圧電極箱２８までで捕集されなかった材料を最終的に捕集する。
【００２８】
第１高圧電極箱２６は例えば５０００〜５万ボルトのマイナス電極板で構成され、マイナス５０００〜５万ボルトで吸着する材料を捕集する。プラス５０００〜５万ボルトで吸着する材料を捕集する場合もある。それ以外の材料は反発して搬送ダクト２５に押し戻される。第２高圧電極箱２７は５０００〜５万ボルトのプラス電極板又はマイナス電極板で構成され、プラス５０００〜５万ボルト又はマイナス５０００〜５万ボルトで吸着する材料を捕集する。それ以外の材料は反発して搬送ダクト２５に押し戻される。第３高圧電極箱２８は５０００〜５万ボルトのマイナス電極板で構成され、マイナス５０００〜５万ボルト又はプラス５０００〜５万ボルトで吸着する材料を捕集する。それ以外の材料は反発して搬送ダクト２５に押し戻される。前記各高圧電極箱の数及び印加する電圧は、剥がれ落ちる膜材の特性の違いに応じて適宜設定する。
【００２９】
また、分離手段２４としては、剥がれ落ちた膜材の比重の違いに応じて異なる材料を分離するように構成してもよい。この場合は、例えば、剥がれ落ちる膜材の搬送経路に風を当てて軽い材料を飛ばして分離したり、比重を調整した液体に浸して浮く材料と沈む材料に分離したりする。
【００３０】
また、分離手段２４は、設置された液晶パネル１０の直下に設置して剥がれ落ちた材料を直接分離するようにしても良く、薄膜回収部４の下流に設けて薄膜回収部４で回収した材料を分離するようにしても良い。
【００３１】
［薄膜回収方法］
次に、以上のように構成された薄膜回収装置を用いた薄膜回収方法を説明する。
【００３２】
まず、レーザ照射部２のレーザ発生器６で液晶パネル１０の透光基板１１の薄膜１２に照射するレーザ光１３を発生させる。このレーザ光１３を走査装置８に導き、走査装置８で走査させて、集光レンズ９でレーザ光１３を前記薄膜１２に照射する。
【００３３】
走査装置８は、レーザ発生器６からのレーザ光１３を制御して、透光基板１１の裏面側からレーザ光１３を薄膜１２に照射して、一定範囲を捜査する。このレーザ光１３によって、透光基板１１にほとんど影響を与えずに薄膜１２を瞬時に加熱して局所的に膨張収縮させる。これにより、薄膜１２が透光基板１１との境界の接着面でずらされて接着部分が破壊され、薄膜１２が剥離する。これと同時に、レーザ光１３の照射部分の薄膜１２が瞬時に膨張収縮するのに対して、その周囲の薄膜１２はほとんど熱による影響を受けずに膨張収縮しないため、軋轢が生じてレーザ光１３の照射部分の薄膜１２が破壊される。これにより、剥離して破壊された薄膜１２が下方へ落下して薄膜回収部４で回収される。
【００３４】
走査装置８で一定範囲を走査したら、パネル搬送部３で液晶パネル１０をずらして、次の領域を走査装置８で走査する。
【００３５】
薄膜回収部４に回収された薄膜は分離手段２４で分離される。また、薄膜回収部４を設けずに分離手段２４だけを設けている場合は、剥がれ落ちた薄膜１２を直接回収して分離する。
【００３６】
薄膜１２の全面に対して走査が終了したが、外部に搬送して次の液晶パネル１０をパネル搬送部３に載置して、上記同様の処理をする。
【００３７】
分離回収した透光基板１１と薄膜１２は、それぞれ再利用する。
【００３８】
［効果］
以上のように、薄膜１２をレーザ光１３で瞬時に膨張収縮させて透光基板１１から剥離させて破壊するため、例えば太陽電池の希少金属（レアメタル）や有害金属や高額有機物等を容易に回収することができるようになる。
【００３９】
さらに、薄膜１２を、化学薬品等を使用することなく、固形物の状態で回収することができるため、透光基板１１も薄膜１２も容易に再利用することができる。
【００４０】
これにより、希少金属、有害金属、高額有機物等の回収が低コストで容易に行えるようになる。
【００４１】
また、剥離、破壊された薄膜１２を薄膜回収部４で回収するため、破壊された薄膜１２が周囲への飛散するのを防止することができ、環境の悪化を防止することができる。
【００４２】
また、回収した複数種類の薄膜１２を分離手段２４で分離するため、効率的に分離回収することができる。
【００４３】
［変形例］
前記実施形態では、太陽電池や液晶パネルの表面に施された薄膜１２の回収を例に説明したが、薄膜１２に限らず、厚膜でも回収することができる。ある程度厚い膜の場合は、熱膨張で接着面が剥離した後、破壊されることは少なくなるが、接着面が剥離することで、基板から完全に剥がすことができ、前記実施形態同様に、厚膜を回収して再利用することができる。
【００４４】
前記実施形態では、一点に集光するレーザ光を用いたが、レーザ光を線状にして、液晶パネル１０を一回の走査だけで処理するようにしても良い。即ち、線状のレーザ光に、前記実施形態の一点に集光するレーザ光と同様の特性を持たせて、その線状のレーザ光を用いて、液晶パネル１０を走査するようにしても良い。また、同様に、広い面で液晶パネル１０に照射するレーザ光でも、前記実施形態の一点に集光するレーザ光と同様の特性を持たせて、その面状のレーザ光を用いて、液晶パネル１０を走査するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、太陽電池や、テレビ等の液晶パネル等の基板及びその表面の膜材の再利用に適用することができるが、これ以外にも、透光基板の表面に、膜材が施された板材を再利用する必要がある全ての分野において、本発明を適用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００１−３３７３０５号公報
【符号の説明】
【００４７】
１：薄膜回収装置、２：レーザ照射部、３：パネル搬送部、４：薄膜回収部、６：レーザ発生器、７：反射ミラー、８：走査装置、９：集光レンズ、１０：液晶パネル、１１：透光基板、１２：薄膜、１３：レーザ光、１４：搬送ローラ、１５：粘着フィルム、１６：繰り出しローラ、１７：巻き取りローラ、２０：吸引ノズル、２１：フィルタ、２２：ブロア、２３：吸引パイプ、２４：分離手段、２５，搬送ダクト、２６：第１高圧電極箱、２７：第２高圧電極箱、２８：第３高圧電極箱、２９：ブロア、３０：フィルタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光基板の表面に膜が施された太陽電池や液晶パネル等の板材から前記膜を回収する膜回収装置及び膜回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透光基板の表面に種々の機能を有する膜が施された板材は多数生産されている。例えば、地球温暖化対策等の目的で、世界中にたくさんの太陽電池が設置され始めている。太陽電池は、発電効率の低下等により寿命を迎える。そして、世界中に設置される太陽電池は、いずれ寿命を迎えて、大量の太陽電池の廃棄物が発生してしまう。太陽電池は、パネルの面積に比例した発電量になるため、大量のパネルが回収されることが予想される。
【０００３】
また、テレビ等の表示装置では、液晶パネルが主流となっており、次世代の有機ＥＬテレビ等も含めて、寿命を迎えたパネルが大量に発生することが予想される。この結果、太陽電池や液晶パネル等の、膨大な数のパネルが回収されることになる。これらのパネルからは、外装部や表示パネル部を含めて、再生されるべき部材が大量に出るものと予想される。
【０００４】
太陽電池には、希少金属、有害金属、高額有機物等を使用して製造されている。このような太陽電池から、希少金属等を取り出すには、薬品等を用いるのが通常である。
【０００５】
現在、上述のようなパネルを処理する技術としては、ガラス基板等の表面の薄膜を、化学薬品等を使用して回収する方法が一般的である。例えば太陽電池には、希少金属、有害金属、高額有機物等を使用して製造されている。このような太陽電池から、希少金属等を取り出すには、薬品等を用いるのが通常である。この薬品等を用いた回収工程としては、例えば、モジュールを粉砕する工程、粉砕物を酸で処理して薄膜の成分である金属等を溶出させる工程、金属含有固形物をケーキの状態で回収する工程、前記ケーキを多段プロセスで精製する工程等で、前記パネルが回収される。
【０００６】
また、太陽電池、ＴＦＴ液晶、カラーフィルター等の製造工程においては、金属膜や有機膜の製膜工程で不良と判断されるガラスがでる。このガラスは、その金属膜に対して酸処理をし、有機膜に対して強アルカリ溶剤等を用いて溶解して取り除く処理をして、再利用されていた。
【０００７】
このようなパネルの処理方法としては特許文献１のようなものがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、パネルを粉砕して化学薬品等を用いて処理する再生方法では、人体に悪影響を及ぼす有害物質が大量に発生してしまうという問題がある。
【０００９】
また、上記処理には大量の化学薬品、酸、アルカリ液等を使用するが、多量の有害金属を含む化学薬品、酸、アルカリ液等の廃液がでるため、その廃液を処理するのにコストが嵩むという問題がある。
【００１０】
本発明は、上述の問題点に考慮してなされたもので、膜を固形物の状態で回収して再利用をしやすくした膜回収装置及び膜回収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】
【００１１】
かかる課題を解決するために、本発明は、透光基板の表面に膜が施された板材から当該膜を回収する膜回収装置及び膜回収方法である。この膜回収装置及び膜回収方法は、前記透光基板の膜に照射するレーザ光を発生させ、当該レーザ光を制御して、前記透光基板の裏面側から当該レーザ光を前記膜に照射し、前記透光基板にほとんど影響を与えずに当該膜を瞬時に加熱して局所的に膨張させると共に放熱して収縮させて前記透光基板と前記膜の境界面をずらし互いの接着を破壊して剥離することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
前記透光基板の裏面側から前記レーザ光を前記膜に照射して前記透光基板にほとんど影響を与えずに当該膜を瞬時に加熱して局所的に膨張させると共に放熱して収縮させ、前記透光基板と前記膜の境界面をずらして互いの接着を破壊して剥離するため、化学薬品等を必要とせずに、前記膜を固形物のままで回収することができ、回収及びその後の再利用が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかかる薄膜回収装置１を示す概略構成図である。
【図２】薄膜回収部の一例を示す概略構成図である。
【図３】薄膜回収部の他の例を示す概略構成図である。
【図４】剥がれ落ちた薄膜の分離手段の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態について説明する。本発明の膜回収装置及び膜回収方法は、透光基板の表面に施される膜材を剥離して回収するものである。膜材としては種々のものがあるが、ここでは太陽電池や液晶パネル等の表面に施される薄膜を回収する場合を例に説明する。太陽電池や液晶パネル等の透光基板の表面の薄膜には、希少金属（レアメタル）や、有害金属や、有機物が含まれている。本実施形態の膜回収装置及び膜回収方法は、このような薄膜を透光基板から回収して、薄膜の成分や透光基板を再利用するための装置及び方法である。透光基板は、透明基板や半透明基板等であって、レーザ光の一部又は全部を透過する基板である。透光基板の具体例としては、半導体用石英ガラスやアクリル樹脂やフィルムやカラーフィルタやＴＦＴ基板等がある。さらに、半導体ウエハやプリント基板等の、レーザ光の一部しか透過しない半透明の基板でも、本実施形態に係る膜回収装置及び膜回収方法を適用することができる。後述するようにレーザ光の周波数等を調整して、レーザ光のエネルギーが、なるべく半透明の基板に吸収されずに、表面の積層回路等の膜に多く吸収させてその膜を破壊するようになっている。
【００１５】
［膜回収装置］
まず、薄膜回収装置１を図１〜３に基づいて説明する。この薄膜回収装置１は、レーザ照射部２と、パネル搬送部３と、薄膜回収部４とから構成されている。
【００１６】
レーザ照射部２は、レーザ発生器６と、反射ミラー７と、走査装置８と、集光レンズ９とから構成されている。なおここでは、液晶パネル１０を例に説明する。液晶パネル１０は、透光基板１１と、この透光基板１１の表面に施された薄膜１２とを備えて構成されている。
【００１７】
レーザ発生器６は、ガラス等の透光基板１１の表面の薄膜１２に照射するレーザ光１３を発生させる。レーザ発生器６は、特定波長のレーザ光１３を発生させる。このレーザ光１３は、透光基板１１を透過してこの透光基板１１に影響を及ぼさない波長のレーザ光である。例えば、波長が２４５〜１０６４ナノメーターのＹＡＧレーザ、イットリウム・バナデート（YVO4）レーザ、エキシマレーザ、アルゴンレーザ等を用いる。さらに、薄膜１２に吸収されてこの薄膜１２を効率的に加熱し、薄膜１２を溶かさないで膨張させる特性の波長になっている。このレーザ光１３は、透光基板１１をその裏面側から透過して透光基板１１の表面の薄膜１２を効率的に加熱する。具体的には、薄膜１２の材料等の諸条件によって、薄膜１２を効率的に加熱できるレーザ光１３の特性が異なるため、各薄膜１２に応じて、連続光、パルス光、パルス光の周波数、光の強度、光量、波長、位相、焦点等を調整して、透光基板１１に影響をほとんど及ぼさないで、薄膜１２を最も効率的に加熱できるレーザ光１３にする。薄膜１２に含まれる材料は１種類とは限らないため、透光基板１１に吸収されにくく各材料に吸収されやすい波長のレーザ光１３を選択する。複数のレーザ光１３を選択する場合は、各レーザ光１３が効率的に各材料に吸収されるように、位相や偏光も必要に応じて設定する。これにより、透光基板１１にほとんど影響を及ぼさずに薄膜１２を瞬時に加熱して膨張させる特性のレーザ光１３を発生させる。
【００１８】
反射ミラー７は、レーザ発生器６から発振されたレーザ光１３を走査装置８まで導くためのミラーである。ここでは、２つの反射ミラー７が配設されているが、レーザ発生器６と走査装置８との位置関係に応じて適宜枚数が配設される。
【００１９】
走査装置８は、前記レーザ光１３を、後述するように薄膜１２に対して焦点をぼかした状態を保って、液晶パネル１０全体をむらなく走査させるためのビーム制御部である。走査装置８は、反射ミラー７で反射されたレーザ光１３をパネルに対して走査するためのガルバノミラーを備えて構成されている。なお、ガルバノミラーの代わりにポリゴンミラー等でも良い。走査装置８による走査は、一定の面積で行われる。例えば、走査装置８で、液晶パネル１０の薄膜１２の全面積の１／４〜１／２の範囲を一度に走査する。この範囲は、走査装置８の機能は液晶パネル１０の大きさ等によって適宜設定される。
【００２０】
集光レンズ９は、レーザ発生器６から発生したレーザ光１３を薄膜１２に絞るためのレンズである。この集光レンズ９は、レーザ光１３の焦点を薄膜１２に正確に合わせるのではなく、薄膜１２を最も効率的に加熱することができるように焦点をぼかす。即ち、レーザ光１３は、薄膜１２に焦点を合わせて薄膜１２の一点を照射するのではなく、薄膜１２に対して焦点をぼかして薄膜１２のある程度の範囲を照射することで、その照射点を溶かさずに高温に加熱して膨張させるようになっている。具体的には、一旦、焦点を薄膜１２に合わせてからずらし、薄膜１２を最も効率的に加熱できる点を実験的に探してぼかす。これにより、レーザ光１３で薄膜１２のある程度の範囲の点（焦点ぼかしで多少大きくなる点）を瞬時に高温に加熱して薄膜１２を溶かさずに膨張収縮させ、レーザ光１３の影響をほとんど受けない透光基板１１との間で膨張収縮させて互いに接着した境界面をずらして破壊して剥離させる。即ち、走査されるレーザ光１３を透光基板１１の裏面側から表面の薄膜１２に照射して薄膜１２を膨張収縮させて剥離させる。具体的には、薄膜１２の一点に、走査されるレーザ光１３が一瞬だけ照射されることで、薄膜１２の一点が局所的に瞬時に加熱されて膨張し、次の瞬間には加熱されていない周囲に熱が伝わって瞬時に放熱される。これにより、薄膜１２の一点が、瞬間的に膨張して収縮される。これに対して、透光基板１１は、ほとんどレーザ光１３の影響を受けないため、膨張収縮しない。薄膜１２が膨張収縮し、透光基板１１がほとんど変化しないため、透光基板１１と薄膜１２との境界面が強制的にずらされて破壊され、互いに剥がれてしまう。さらに、薄膜１２の一点を膨張させて、膨張しない周囲の部分と軋轢を生じさせ、次の瞬間に放熱して収縮させることでその部分が周囲の薄膜１２から引きちぎれて破壊される。これにより、レーザ光１３が照射された点の薄膜１２を、透光基板１１から剥離して破壊するようになっている。これにより、薄膜１２を、後の処理が容易な固形物のままの状態で回収する。
【００２１】
パネル搬送部３は、前記走査装置８によるレーザ光１３の走査を薄膜１２全体に施すことができるように、適宜液晶パネル１０をずらすための装置である。パネル搬送部３は、搬送ローラ１４を備えて構成されている。搬送ローラ１４は、適宜駆動されて、液晶パネル１０を搬送する。液晶パネル１０は、この搬送ローラ１４に載置され、走査装置８による走査に応じて、適宜搬送される。液晶パネル１０は、その裏面を上側に向けてパネル搬送部３の搬送ローラ１４に載置される。パネル搬送部３は、レーザ照射部２と共に制御部(図示せず)に接続されて、レーザ照射部２とパネル搬送部３とが連動して制御されるようになっている。パネル搬送部３は、液晶パネル１０を連続的にずらしても良く、非連続的にずらしても良い。
【００２２】
薄膜回収部４は、透光基板１１から剥離して破壊して下方へ落下する薄膜１２を回収するための装置である。薄膜回収部４による回収方法としては、粘着や吸引等が用いられる。粘着の場合は、粘着フィルムを用いる。この場合、薄膜回収部４は、図２に示すように、粘着フィルム１５を巻いた繰り出しローラ１６と、粘着フィルム１５を巻き取る巻き取りローラ１７とから構成されている。粘着フィルム１５は、繰り出しローラ１６と巻き取りローラ１７とで、薄膜１２へのレーザ光１３の照射部分に面して配設される。これにより、レーザ光１３で剥離して落下する薄膜１２を粘着フィルム１５で吸着して回収する。
【００２３】
吸引による場合は、薄膜回収部４は、図３に示すように、吸引ノズル２０と、フィルタ２１と、ブロア２２とから構成されている。
【００２４】
吸引ノズル２０は、剥がれ落ちる薄膜１２を受け取るためのノズルである。吸引ノズル２０は、漏斗状に上方へ開いて形成されている。吸引ノズル２０の下端部に吸引パイプ２３が接続されている。吸引ノズル２０は、走査装置８による走査範囲に対応して形成されている。具体的には、吸引ノズル２０を、走査装置８による走査範囲全体を覆う大きさに形成したり、吸引ノズル２０を小さく形成して走査装置８による操作位置に移動に応じて吸引ノズル２０を移動させるようにしたりする。
【００２５】
フィルタ２１は、剥がれ落ちる薄膜１２を捕集して回収するための部材である。フィルタ２１は、吸引ノズル２０とブロア２２との間に設けられている。
【００２６】
ブロア２２は、空気を吸引するための装置である。ブロア２２は、吸引パイプ２３を介して吸引ノズル２０に接続されている。
【００２７】
また、図４に示すように、必要に応じて分離手段２４が設けられる。この分離手段２４は、剥がれ落ちた膜材の磁性や比重や帯電性等の特性の違いに応じて異なる材料を分離する手段である。ここでは、分離手段２４は、膜材の磁性の違いに応じて異なる材料を分離する手段として説明する。分離手段２４は、搬送ダクト２５と、第１高圧電極箱２６と、第２高圧電極箱２７と、第３高圧電極箱２８を備えて構成されている。搬送ダクト２５は、その先端部が、剥がれ落ちた材料を直下に望ませて設けられ、基端部にブロア２９及びフィルタ３０が設けられる。搬送ダクト２５の途中に、第１高圧電極箱２６と、第２高圧電極箱２７と、第３高圧電極箱２８とがそれぞれ設けられる。ブロア２９は搬送ダクト２５内の空気を吸引して剥がれ落ちた材料を空気と共に搬送する。フィルタ３０は、第３高圧電極箱２８までで捕集されなかった材料を最終的に捕集する。
【００２８】
第１高圧電極箱２６は例えば５０００〜５万ボルトのマイナス電極板で構成され、マイナス５０００〜５万ボルトで吸着する材料を捕集する。プラス５０００〜５万ボルトで吸着する材料を捕集する場合もある。それ以外の材料は反発して搬送ダクト２５に押し戻される。第２高圧電極箱２７は５０００〜５万ボルトのプラス電極板又はマイナス電極板で構成され、プラス５０００〜５万ボルト又はマイナス５０００〜５万ボルトで吸着する材料を捕集する。それ以外の材料は反発して搬送ダクト２５に押し戻される。第３高圧電極箱２８は５０００〜５万ボルトのマイナス電極板で構成され、マイナス５０００〜５万ボルト又はプラス５０００〜５万ボルトで吸着する材料を捕集する。それ以外の材料は反発して搬送ダクト２５に押し戻される。前記各高圧電極箱の数及び印加する電圧は、剥がれ落ちる膜材の特性の違いに応じて適宜設定する。
【００２９】
また、分離手段２４としては、剥がれ落ちた膜材の比重の違いに応じて異なる材料を分離するように構成してもよい。この場合は、例えば、剥がれ落ちる膜材の搬送経路に風を当てて軽い材料を飛ばして分離したり、比重を調整した液体に浸して浮く材料と沈む材料に分離したりする。
【００３０】
また、分離手段２４は、設置された液晶パネル１０の直下に設置して剥がれ落ちた材料を直接分離するようにしても良く、薄膜回収部４の下流に設けて薄膜回収部４で回収した材料を分離するようにしても良い。
【００３１】
［薄膜回収方法］
次に、以上のように構成された薄膜回収装置を用いた薄膜回収方法を説明する。
【００３２】
まず、レーザ照射部２のレーザ発生器６で液晶パネル１０の透光基板１１の薄膜１２に照射するレーザ光１３を発生させる。このレーザ光１３を走査装置８に導き、走査装置８で走査させて、集光レンズ９でレーザ光１３を前記薄膜１２に照射する。
【００３３】
走査装置８は、レーザ発生器６からのレーザ光１３を制御して、透光基板１１の裏面側からレーザ光１３を薄膜１２に照射して、一定範囲を捜査する。このレーザ光１３によって、透光基板１１にほとんど影響を与えずに薄膜１２を瞬時に加熱して局所的に膨張収縮させる。これにより、薄膜１２が透光基板１１との境界の接着面でずらされて接着部分が破壊され、薄膜１２が剥離する。これと同時に、レーザ光１３の照射部分の薄膜１２が瞬時に膨張収縮するのに対して、その周囲の薄膜１２はほとんど熱による影響を受けずに膨張収縮しないため、軋轢が生じてレーザ光１３の照射部分の薄膜１２が破壊される。これにより、剥離して破壊された薄膜１２が下方へ落下して薄膜回収部４で回収される。
【００３４】
走査装置８で一定範囲を走査したら、パネル搬送部３で液晶パネル１０をずらして、次の領域を走査装置８で走査する。
【００３５】
薄膜回収部４に回収された薄膜は分離手段２４で分離される。また、薄膜回収部４を設けずに分離手段２４だけを設けている場合は、剥がれ落ちた薄膜１２を直接回収して分離する。
【００３６】
薄膜１２の全面に対して走査が終了したが、外部に搬送して次の液晶パネル１０をパネル搬送部３に載置して、上記同様の処理をする。
【００３７】
分離回収した透光基板１１と薄膜１２は、それぞれ再利用する。
【００３８】
［効果］
以上のように、薄膜１２をレーザ光１３で瞬時に膨張収縮させて透光基板１１から剥離させて破壊するため、例えば太陽電池の希少金属（レアメタル）や有害金属や高額有機物等を容易に回収することができるようになる。
【００３９】
さらに、薄膜１２を、化学薬品等を使用することなく、固形物の状態で回収することができるため、透光基板１１も薄膜１２も容易に再利用することができる。
【００４０】
これにより、希少金属、有害金属、高額有機物等の回収が低コストで容易に行えるようになる。
【００４１】
また、剥離、破壊された薄膜１２を薄膜回収部４で回収するため、破壊された薄膜１２が周囲への飛散するのを防止することができ、環境の悪化を防止することができる。
【００４２】
また、回収した複数種類の薄膜１２を分離手段２４で分離するため、効率的に分離回収することができる。
【００４３】
［変形例］
前記実施形態では、太陽電池や液晶パネルの表面に施された薄膜１２の回収を例に説明したが、薄膜１２に限らず、厚膜でも回収することができる。ある程度厚い膜の場合は、熱膨張で接着面が剥離した後、破壊されることは少なくなるが、接着面が剥離することで、基板から完全に剥がすことができ、前記実施形態同様に、厚膜を回収して再利用することができる。
【００４４】
前記実施形態では、一点に集光するレーザ光を用いたが、レーザ光を線状にして、液晶パネル１０を一回の走査だけで処理するようにしても良い。即ち、線状のレーザ光に、前記実施形態の一点に集光するレーザ光と同様の特性を持たせて、その線状のレーザ光を用いて、液晶パネル１０を走査するようにしても良い。また、同様に、広い面で液晶パネル１０に照射するレーザ光でも、前記実施形態の一点に集光するレーザ光と同様の特性を持たせて、その面状のレーザ光を用いて、液晶パネル１０を走査するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、太陽電池や、テレビ等の液晶パネル等の基板及びその表面の膜材の再利用に適用することができるが、これ以外にも、透光基板の表面に、膜材が施された板材を再利用する必要がある全ての分野において、本発明を適用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００１−３３７３０５号公報
【符号の説明】
【００４７】
１：薄膜回収装置、２：レーザ照射部、３：パネル搬送部、４：薄膜回収部、６：レーザ発生器、７：反射ミラー、８：走査装置、９：集光レンズ、１０：液晶パネル、１１：透光基板、１２：薄膜、１３：レーザ光、１４：搬送ローラ、１５：粘着フィルム、１６：繰り出しローラ、１７：巻き取りローラ、２０：吸引ノズル、２１：フィルタ、２２：ブロア、２３：吸引パイプ、２４：分離手段、２５，搬送ダクト、２６：第１高圧電極箱、２７：第２高圧電極箱、２８：第３高圧電極箱、２９：ブロア、３０：フィルタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光基板の表面に膜が施された板材から当該膜を回収する膜回収装置であって、
前記透光基板の表面の膜に照射するレーザ光を発生させるレーザ発生器と、
当該レーザ発生器からのレーザ光を制御して前記透光基板の裏面側から当該レーザ光を前記膜に照射し、前記透光基板にほとんど影響を与えずに当該膜を瞬時に加熱して局所的に膨張させると共に放熱して収縮させて前記透光基板と前記膜の境界面をずらし互いの接着を破壊して剥離するビーム制御部とを備えたことを特徴とする膜回収装置。
【請求項２】
請求項１に記載の膜回収装置において、
前記ビーム制御部が、前記レーザ光を前記透光基板の裏面側から前記膜に照射する際に、当該レーザ光の焦点を前記膜の表面からずらしてぼかすことを特徴とする膜回収装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の膜回収装置において、
前記ビーム制御部が、前記レーザ光を前記板材の全面に走査させることを特徴とする膜回収装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の膜回収装置において、
前記レーザ発生器が、前記透光基板には吸収されにくく当該透光基板の表面に施された膜の成分に吸収されやすい波長のレーザ光を発生させることを特徴とする膜回収装置。
【請求項５】
請求項４に記載の膜回収装置において、
前記レーザ発生器が、前記膜に含まれる複数の成分のそれぞれに吸収されやすい複数の波長のレーザ光をそれぞれ発生させることを特徴とする膜回収装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の膜回収装置において、
前記透光基板の表面に施される膜が薄膜であることを特徴とする膜回収装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の膜回収装置において、
剥離した前記膜材の磁性や比重や帯電性等の特性の違いに応じて異なる材料を分離する分離手段を備えたことを特徴とする膜回収装置。
【請求項８】
透光基板の表面に膜が施された板材から当該膜を回収する膜回収方法であって、
レーザ発生器で前記透光基板の膜に照射するレーザ光を発生させ、
ビーム制御部で前記レーザ発生器からのレーザ光を制御して、前記透光基板の裏面側から当該レーザ光を前記膜に照射して前記透光基板に影響を与えずに当該膜を瞬時に加熱して局所的に熱膨張させ、前記透光基板と前記膜の境界面をずらして互いの接着を破壊して剥離することを特徴とする膜回収方法。
【請求項９】
請求項８に記載の膜回収方法において、
前記レーザ光を前記板材の全面に走査させることを特徴とする膜回収方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の膜回収方法において、
剥離した前記膜材の磁性や比重や帯電性等の特性の違いに応じて異なる材料を分離することを特徴とする膜回収方法。
【請求項１】
透光基板の表面に膜が施された板材から当該膜を回収する膜回収装置であって、
前記透光基板の表面の膜に照射するレーザ光を発生させるレーザ発生器と、
当該レーザ発生器からのレーザ光を制御して前記透光基板の裏面側から当該レーザ光を前記膜に照射し、前記透光基板にほとんど影響を与えずに当該膜を瞬時に加熱して局所的に膨張させると共に放熱して収縮させて前記透光基板と前記膜の境界面をずらし互いの接着を破壊して剥離するビーム制御部とを備えたことを特徴とする膜回収装置。
【請求項２】
請求項１に記載の膜回収装置において、
前記ビーム制御部が、前記レーザ光を前記透光基板の裏面側から前記膜に照射する際に、当該レーザ光の焦点を前記膜の表面からずらしてぼかすことを特徴とする膜回収装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の膜回収装置において、
前記ビーム制御部が、前記レーザ光を前記板材の全面に走査させることを特徴とする膜回収装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の膜回収装置において、
前記レーザ発生器が、前記透光基板には吸収されにくく当該透光基板の表面に施された膜の成分に吸収されやすい波長のレーザ光を発生させることを特徴とする膜回収装置。
【請求項５】
請求項４に記載の膜回収装置において、
前記レーザ発生器が、前記膜に含まれる複数の成分のそれぞれに吸収されやすい複数の波長のレーザ光をそれぞれ発生させることを特徴とする膜回収装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の膜回収装置において、
前記透光基板の表面に施される膜が薄膜であることを特徴とする膜回収装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の膜回収装置において、
剥離した前記膜材の磁性や比重や帯電性等の特性の違いに応じて異なる材料を分離する分離手段を備えたことを特徴とする膜回収装置。
【請求項８】
透光基板の表面に膜が施された板材から当該膜を回収する膜回収方法であって、
レーザ発生器で前記透光基板の膜に照射するレーザ光を発生させ、
ビーム制御部で前記レーザ発生器からのレーザ光を制御して、前記透光基板の裏面側から当該レーザ光を前記膜に照射して前記透光基板に影響を与えずに当該膜を瞬時に加熱して局所的に熱膨張させ、前記透光基板と前記膜の境界面をずらして互いの接着を破壊して剥離することを特徴とする膜回収方法。
【請求項９】
請求項８に記載の膜回収方法において、
前記レーザ光を前記板材の全面に走査させることを特徴とする膜回収方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の膜回収方法において、
剥離した前記膜材の磁性や比重や帯電性等の特性の違いに応じて異なる材料を分離することを特徴とする膜回収方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１７２８５６（Ｐ２０１０−１７２８５６Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０３２９（Ｐ２００９−２０３２９）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【特許番号】特許第４４７２０１４号（Ｐ４４７２０１４）
【特許公報発行日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【出願人】（５０３１３７６２１）株式会社 エスアンドデイ (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【特許番号】特許第４４７２０１４号（Ｐ４４７２０１４）
【特許公報発行日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【出願人】（５０３１３７６２１）株式会社 エスアンドデイ (4)
【Ｆターム（参考）】
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