JPS5933200B2 - メツキ銅材料の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、部分的に半田や鉛がメッキされていたり或
いは付着している錫メッキ鋼材料または半田メッキされ
ている鋼材料から錫および鉛を除去し原料銅材料として
再生使用可能とする処理方法に関する。

周知のごとく錫メッキ銅線、特に２０ｍｗＬ〆以下の絶
縁被覆を施した錫メッキ導体絶縁電線は通信ケーブル局
内配線やＩＶケーブル或いは機器連結用ジャンパー線等
に使用されている。

これ等の電線ケーブルを回収して導体である銅線を有効
に再使用することは省資源等の観点からも好ましいこと
である。しかるに撤去された錫メッキ絶縁電線を再生使
用するためには、まず絶縁被覆を錫メッキ銅線から除去
する必要があり、この方法としては錫メッキ絶縁電線を
５〜１５ｍ１程度の短尺に切断粉砕して機械的に絶縁被
覆を錫メッキ銅線から除去する方法が知られている。

こめようにして絶縁被覆が除去された錫メッキ銅線はそ
のまま溶融して銅線等に再生使用した場合、銅中に相当
量の錫が含まれるため導電率が著しく低下するから、錫
を除去する必要がある。錫メッキ銅線から錫を除去する
方法としては、乾式精錬においてソーダ処理や燐酸処理
等により除去する方法が知られているが、この方法では
錫を充分に除去することが困難であると共に、炉の耐火
物の寿命が処理剤により著しく短かくなり、かつまた銅
の再生歩留が低い等の問題があり、したがつて従来はこ
の方法は試験的に実施されているだけであつて、実用化
は困難であつた。

また長尺の錫メッキ銅線の錫除去方法としては錫メッキ
銅線を互いにからみ合わせてこれを硫酸水溶液浴中にお
いて電解処理する方法が知られているが、この方法を、
前述のように絶縁被覆を除去するために５〜１５ｎ程度
に粉砕した錫メッキ銅線の錫除去法に適用した場合、被
処理材料すなわち粉砕した錫メツキ銅線が小寸法かつ不
定形であるため被処理材の電解のための取扱いに困難を
伴うと共に完全に錫を除去することが困難であり、かつ
又１回当りの電解処理が少く、このため処理コストが高
くなる等の問題があり、従つて粉砕した錫メツキ銅線に
ついては電解処理により錫を除去することが困難である
とされていた。

以上のような事情を背景とし、この発明の発明者は、特
定の構成の電解装置を使用し、多数の短尺な錫メツキ銅
材を、硫酸浴中において特定の電解条件下で連続的に電
解し、これによつて錫を除去する方法を開発しており、
この方法によれば短尺かつ不定形の錫メツキ銅線の錫を
高能率かつ低コストで充分に除去することが可能となつ
た。

しかるに一般の錫メツキ銅線は、その端末の接続に半田
付を行うことが多く、また端末の半田作業を容易にする
ため予め半田メツキを施す場合が多い。さらには半田メ
ツキ銅線が使用される場合もある。したがつて徹去後の
回収材には、半田が付着している場合が多く、このよう
な回収材を処理して銅線等に再使用するためには錫の他
に鉛も除去しなければならない。ところがこの場合前述
のようなこの発明の発明者等が提案した電解処理法では
錫が除去されるだけであつて鉛をも充分に除去すること
は困難であることが明らかとなつた。そこでこの発明の
発明者は前記提案技術について更に検討を加えたところ
、錫と鉛との両者を短尺から不定形な錫メツキ銅材や半
田メツキ銅材料から高能率かつ低コストで除去すること
が可能となり、この発明をなすに至つたのである。すな
わちこの発明の方法は、一端にメツキ銅材料の投入口を
形成すると共に他端に排出口を形成しかつ外周面を電解
液通過自在となるように構成した中空円筒状の絶縁材か
らなる回転ドラムを、その軸線が前記投入口から排出口
へ向け傾斜可能に電解槽内に配置し、前記回転ドラム内
に陽極を挿入すると共に回転ドラム外に陰極を配設して
なる電解装置を用い、該電解装置の濃度１〜６規定の希
硫酸中において前記回転ドラムを回転させつつ該回転ド
ラム内に前記投入口から短尺の多数のメツキ銅材を連続
的に投入して見掛電流密度が１００Ａ／Ｄｍ２以下とな
る条件下で電解してまず錫を除去すると共に回転ドラム
の前記排出口から処理済の短尺材を連続的に排出させ、
次いで前記電解装置或いは同様の装置中の濃度２規定以
上の水酸化ナトリウム水溶液中において回転ドラムを回
転させつつ回転ドラムに錫を除去した銅材料を順次投入
口から連続的に投入して３Ｖ以下の電解電圧で電解して
鉛を除去した後回転ドラムの排出口から連続的に排出さ
せることを特徴とするものである。

以下この発明を詳細に説明すると、第１図ないし第３図
はこの発明の方法に使用する電解装置の一例を示す図で
、この電解装置は、方形状の電解槽１内に、絶縁材料か
らなる中空円筒状の回転ドラム２を配設した構成となつ
ている。

該回転ドラム２の外周部分は、電解液が流通可能となる
よう周壁面のほぼ全面にわたつて多数の透孔３を形成し
た塩化ビニル等の耐酸耐アルカリ性で絶縁性の硬質樹脂
材料からなる中空円筒状の外筒体４の内周面に、１２０
メツシユないし１４０メツシユ程度の網目を持つポリ塩
化ビニリデン系繊維（商品名サラン）等の耐酸性、耐薬
品性耐摩耗性材料からなる布網５を添着した構成となつ
ている。この布網５は、外筒体４の軸線方向とほぼ平行
となる被複数の塩化ビニル等の条板状の押え板６により
前記外筒体４の内周面に取付けられている。前記外筒体
４の一端（図の右端）には、短円筒状の投入側端部枠７
が同軸上に嵌着されており、この投入側端部枠７の端面
には、ローラ状の支持体８が固着されている。前記投入
側端部枠７および支持体８には、回転ドラム２の軸線方
向に貫通しかつ外側から内側へ向け拡大テーパ状となる
投入口９が形成されている。また前記投入側端部枠７内
には、プロペラ状に傾斜する例＆ば４枚の羽根１０を中
空筒状の支軸１１に放射状に取付けてなるメツキ銅材の
取入部材１２は前記投入口９の内側端部から所定距離内
方へ離された位置に設けられており、これにより取入部
材１２と投入口９との間には小室１３が形成され、この
小室１３によつてメツキ銅材の送り出しがスムーズに行
なわれるようになつている。また前記外筒体４の他端（
図の左端）には、前記投入側端部材７と同様な排出側端
部枠１４が嵌着されており、この排出側端部枠１４の外
壁面には、ベークライト等の硬質絶縁材料からなる大径
ギヤ１５が固着され、さらに該大径ギヤ１５の外壁側に
は、前記投入側の支持体８と同様なローラ状の支持体１
６が固定されている。

これら排出側端部枠１４、大径ギヤ１５および支持体１
６には、これを外筒体４の軸線方向に貫通しかつ外方へ
向つてテーパー状に拡開する排出口１７が形成されてお
り、また排出側端部枠１６内には、前記取入部材１２と
同様に、プロペラ状に傾斜する４枚の羽根１８を中空筒
状の支軸１９に放射状に取付けてなる排出部材２０が固
設されている。以上のように構成された回転ドラム２は
、電解槽１の内底面に設けた一対の受け枠２１，２２に
回転可能に支持されている。

すなわち電解槽１の内底面に所定間隔を置いて上面円弧
状の受け枠２１，２２が設けられており、この受け枠２
１，２２に、前記回転ドラム２の両端部の支持体８，１
６が摺動可能に載置保持されている。なお受け枠２１，
２２の上面には、摩擦抵抗の少ない材料、例えばポリ４
フツ化エチレン（商品名デフロン）等からなる膜２３が
形成されている。なおまた回転ドラム２は、その中心軸
線ｌが水平線Ｈに対し、投入口の側から排出口の側へ向
け小角度ａ下方に傾斜可能となるように設置されている
。一方電解槽１の上部にはモータ等の回転５駆動装置２
４が配設されており、この回転駆動装置２４の駆動軸２
５に設けたスプロケツト２６が中間回転ギヤ２７を介し
前記回転ドラム２の大径ギヤ１５に噛合い、これにより
回転ドラム２が若干下方へ傾斜した軸線ｌを中心として
回転するようになつている。

さらに電解槽１の上部には、被処理材２８としての短尺
の半田や鉛を含む錫メツキ銅線や半田メツキ銅線を連続
的に回転ドラム２の投入口９に投入するためのホツパ２
９が設けられており、このホツパ２９の下部は開閉可能
なシヤツタ３７および被処理材通路３０を介して前記投
入口９に導かれている。

一方回転ドラム２の排出口１７近傍には、該排出口１７
から落下する処理済材を受けてこれを電解槽１の外部へ
搬出する傾斜状の排出コンベヤ３２が配設されており、
またこの排出コンベヤ３２の下方にはコンベヤ３２から
こぼれ落ちた処理済材を受ける上面開口の図示しない筐
体が配設されている。なおコンベヤ３２の上方には、該
コンベヤ３２により運び上げられる途中の処理済材に加
圧空気を吹付けて水切りを行うための図示しない空気噴
出部材が設けられている。またノ回転ドラム２内には前
記被処理材通路３０を介して投入口から棒状等の陽極３
５が挿入されており、回転ドラム２の外部で該回転ドラ
ム２を下方から囲む位置には、陰極３６が配設されてい
る。

前記陽極３５は回転ドラム２内において被処理材のメツ
キ銅線に接するものであり、銅、ステンレス鋼、チタン
等の材料が使用される。また前記陰極３６としても同様
に銅、ステンレス鋼、チタン等の材料が使用される。次
に前述のような電解装置を用い、５〜１５ｍｍ程度に短
尺に切断されかつ半田、鉛がメツキ或いは付着した錫メ
ツキ銅線や半田メツキ銅線（以下被処理材と記す）の脱
錫および鉛処理を行う方法について具体的に説明する。

先ず電解槽１には、硫酸水溶液を満たす。

この硫酸水溶液の濃度は１〜６規定の範囲内であれば良
い。多数の被処理材２８をホツパ２９に投入し、適宜シ
ヤツタ３７を開けば、被処理材２８は被処理材通路３０
を経て回転ドラム２の投入口９から回転ドラム端部の小
室１３内に投入される。回転ドラム２は回転駆動装置２
４により定速度で回転せしめられるから、回転ドラム２
の投入側のプロペラ状の取入部材１２も回転する。この
時、小室１３内の被処理材２８は、回転ドラム２の回転
に対し、自重により小室１）の内周壁を転がり落ちるが
、取入部材１２の各羽根１０の間に位置する被処理材２
８はその転落方向が羽根１０により規制されて回転ドラ
ム２の内方、すなわち取入部材１２の左方へ順次取入れ
られる。一旦取入れられた後には、回輯ドラ，ム例が小
角度ａだけ傾斜しているから、回転ドラム２の回転に伴
つて順次排出口側（左方）へ移動する。回転ドラム２内
は前記外筒体４の透孔３および布５の布目により外部と
連通しているから硫酸水溶液は回転ドラム２の内外を流
通する。そして回転ドラム２内を移動する被処理材は陽
極３５に接するから、該陽極３５と回転ドラム２の外部
の陰極３６との間の電解電流により被処理材表面の錫が
まず電解される。このようにして被処理材は回転ドラム
２内を移動しつつ次第に錫が除去され、ほぼ完全に錫が
除去された時点で排出部材２０の各羽根１８の間に位置
することになる。したがつて前述の取入部材１２の作用
と同様にして処理済材が排出部材２０の外側へ排出され
、排出口１７を介して排出コンベヤ３２により上方へ搬
送され、電解槽１の上方において例えば空気噴出部材に
より高圧空気が吹付けられて処理済材に附着している電
解液が吹飛ばされ、さらに電解槽１の外方へ搬出される
。この後処理済材は水洗および乾燥される。なお前記収
入部材１２は、回転ドラム２内への被処理材の投入を円
滑に行うと共に、小室１３内の被処理材の量がばらつい
ても、回転ドラム２の回転に伴つて定量ずつドラム内に
投入する作用を奏する。また排出部材２０も同様に処理
済材を定量ずつ排出する作用を奏する。したがつて回転
ドラム２の収入部材１２と排出部材２０との間、すなわ
ち有効に電解がなされる部分には常に一定量の処理材が
存在することになる。上述のようにして錫が除去された
被処理材は、前記同様の電解装置により鉛除去のための
電解処理が施される。

すなわち前記錫除去処理に用いた電解装置と同様な構造
の別の電解装置の電解槽１に濃度２規定以上の水酸化ナ
トリウム水溶液を満たし、この電解装置のホツパ２９に
錫除去処理済の多数の被処理材を投入する。前述と同様
にして回転ドラム２を定速度で回転させれば、被処理材
は連続的に回転ドラム２内に取入れられ、陽極３５に接
触しながら回転ドラム２内を順次排出口側へ移動する。
したがつて陽極３５と陰極３６との間の電解電流により
被処理材は水酸化ナトリウム水溶液中電解がなされ、被
処理材表面の鉛が電解除去される。なおこの時、前記硫
酸浴中電解により除去され得なかつた小量の残留錫も電
解除去される。このようにして鉛および残留錫がほぼ完
全に゛除去された時点で回転ドラム２の回転に伴つて該
回転ドラム２から排出され、前記と同様に水切りおよび
水洗、乾燥が施され、ほぼ銅分のみを含有する再生材が
得られる。以上の説明において、各電解処理における回
転ドラム２の傾斜角度ａは１解〜１０お程度であること
が望ましい。

１未満では円滑に被処理材が充分に移送されず、また１
０はを越えた場合には回転ドラム２内における被処理材
の滞留時間が短か過ぎ、このため錫および鉛の除去が充
分になされないおそれがある。

また回転ドラム２の回転速度は毎分５〜２０回転程度に
設定することが望ましい。さらに回転ドラム２内におけ
る被処理材の量は、回転ドラム２の横断面図において被
処理材が３０〜７０％の面積を占めるように設定するこ
とが望ましい。３０％よりも少なければ陽極３５と充分
に接触せず、給電に支障を来たし、また７０％を越えれ
ば電解（脱錫、脱鉛）に支障を来たすおそれがある。

次に第１電解処理、すなわち脱錫のための硫酸浴中電解
における電解条件について説明すれば、浴温４０℃にお
いて硫酸浴の濃度を変えた場合の電流密度と錫の溶解電
流効率との関係は第４図に示されるようになる。

すなわち硫酸濃度が低い程溶解効率は高くなる。したが
つて硫酸濃度は低いことが望ましいが、１規定未満では
絶対的に電流密度を高めることが困難となつて電解の進
行が遅くなるから、１規定以上であることが必要である
。また濃度を高めて６規定を越えた場合には前述のよう
に溶解電流効率が低くなつて経済的ロスが大きくなると
共に排液の酸濃度が高いため排液処理に困難を伴う等の
問題がある。したがつて硫酸濃度は１〜６規定の範囲内
であることが必要である。一方、硫酸濃度４規定におい
て浴温を変化させた場合の電流密度と錫の溶解電流効率
との関係は第５図に示すよう，になる。第５図から明ら
かなように液温は錫の溶解電流効率にほとんど影響しな
いから、液温は任意であれば良い。但し、液温を上昇さ
せれば液抵抗が減少してロスが少なくなる反面、硫酸ミ
ストが発生する問題が生じるから、この両者の兼ね合い
により３０〜５０℃程度に設定することが望ましい。更
に電解電流の見掛電流密度（被処理材の集合体の表面積
で全電解電流を除いた値。）は、２０〜３０Ａ／Ｄｍ２
の範囲が最適であるが、１００Ａ／Ｄｍ２以下であれば
良い。１００Ａ／Ｄｍ２を越える場合には溶解電流効率
が低下し、経済的コストが上昇する問題がある。

また第２電解処理、すなわち脱鉛のための水酸化ナトリ
ウム水溶液浴中電解における電解条件について説明すれ
ば、水酸化ナトリウム水溶液浴の電解においては、前述
の硫酸浴中電解と異なり、電解電圧が溶解効率に大きな
影響を与え、特に３Ｖを越えた場合には急激に溶解効率
が低下するから、３Ｖ以下に抑える必要がある。また電
解時における鉛の酸化の問題を考慮すれば２Ｖ程度にす
ることが望ましい。また水酸化ナトリウム水溶液の規定
濃度は、２規定以上であることが必要であり、上限は８
規定程度にすべきである。特に２規定未満の場合には、
温度条件によつて溶解電流効率が低下する問題がある。
２〜８規定で変化させた場合における溶解電流効率と電
流密度との関係を第６図に示す。

また、水酸化ナトリウム水溶液浴の温度を変えた場合に
おける溶解電流効率と電流密度との開係を第７図に示す
。第７図から明らかなように温度は４０〜５０℃程度が
最適であるが、２０℃あれば良い。また温度が８０℃以
上になれば液の蒸発の問題が生じるから、８０℃以上に
することは問題がある。さらに電解電流の電流密度は任
意であるが、３０Ａ／Ｄｍ２程度までがよい。なおこの
発明は、一部に半田メツキを施した錫メツキ銅材の他、
半田が単に附着した錫メツキ銅材、半田メツキされた銅
材、半田が附着した銅材、鉛および錫の２層のメツキが
施された銅材等に適用可能であり、かつまた銅材や錫メ
ツキ銅材に半田片や鉛片が混入された混合材料、あるい
は前述の２種以上のものの混合材料等にも適用可能であ
り、要は鉛および錫をそのままの形または合金された状
態（半田）で含む銅材に適用可能である。

以下に、錫が１５６０ｐｐＩ１、鉛３００ｐｐｍが附着
している５〜１５ｍｍ程度の粉砕錫メツキ銅線について
硫酸浴電解および水酸化ナトリウム水溶液電解を行つた
結果を記す。第１段階の硫酸浴電解を、硫酸濃度２規定
、浴液２０℃、電流密度８Ａ／Ｄｍ２、対極にＳＵＳ３
Ｏ４を使用して実施したところ、第８図に示すように錫
は１０分以内に急激に除去される反面、鉛はほとんど除
去されず、１４分以上ではほとんど変化しなかつた。ま
た１４分間硫酸浴電解を行つた処理材について、第２段
階の水酸化ナトリウム水溶液浴電解を、水酸化ナトリウ
ム濃度６規定、浴温６０℃、対極ＳＵＳ３Ｏ４２Ｖ定電
圧なる電解条件で実施したところ、第９図に示すように
鉛は２０分程度で３０ｐｐｍ以下に減少し、また前記硫
酸浴中電解において残留した錫（約７０ｐｐｒｎ）は１
０分程度で１０ｐｐｍ以下に減少することを確認した。
以上の説明で明らかなように、この発明によれば端末半
田付作業あるいは半田メツキ等により半田や鉛が附着し
ている短尺な錫メツキ銅材や半田メツキ銅材から錫およ
び鉛を容易に除去することができ、また傾斜させた回転
ドラムを用いることにより連続的に高能率かつ低コスト
で錫および鉛の除去処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に使用する電解装置の一例を示す縦断
面図、第２図は第１図の−線における断面図、第３図は
第１図の装置に使用される回転ドラムの要部を示す拡大
切欠斜視図、第４図から第７図まではそれぞれ諸条件を
変えた場合の電流密度と溶解電流効率との関係を示す図
、第８図および第９図は錫、鉛の除去状態を電解時間と
対応して示すグラフである。 １・・・・・・電解槽、２・・・・・・回転ドラム、３
・・・・・・透孔、９・・・・・・投入口、１７・・・
・・・排出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半田、鉛を含む錫メッキ或いは半田メッキ銅材料を
   供給する投入口を一端に形成すると共に他端には排出口
   形成されかつ外周面を電解液が自由に通過できるように
   構成した中空円筒状の絶縁材料からなる回転ドラムを、
   その軸線が前記投入口から排出口へ向けて傾斜可能とな
   るように電解槽内に配設し、前記回転ドラム内に陽極を
   挿入すると共に回転ドラム外に陰極を配置してなる電解
   装置を用い、前記電解装置には濃度１〜６規定の硫酸を
   満しこの中で前記回転ドラムを回転しつつドラム内に投
   入口から短尺の前記メッキ銅材料を連続的に投入し、１
   ００Ａ／ｄｍ＾２以下の見掛電流密度で電解してまず錫
   を除去し、続いてこの錫を除去した銅材料を、前記電解
   装置中に或いは同様の構造の別の電解装置中に満した濃
   度２規定以上の水酸化ナトリウム液中に於いて、３Ｖ以
   下の電解電圧で連続的に電解して鉛を除去しつつ回転ド
   ラムの排出口から取り出すことを特徴とする半田、鉛を
   含む錫メッキ或いは半田メッキ銅材料の処理方法。