PCB生產(chǎn)中膜渣減重減排解決方案

李 炯

（崇達(dá)技術(shù)股份有限公司，廣東 深圳 518132）

0 引言

綠色低碳發(fā)展是當(dāng)今時(shí)代科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的鮮明特征.印制電路板（printed circuit board，PCB）是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，其綠色轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展有重要意義。隨著行業(yè)的高速發(fā)展，PCB 行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，開展節(jié)能減排不僅是在執(zhí)行國(guó)家綠色低碳制造的方針政策，而且是企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。本文主要聚焦于PCB 生產(chǎn)過程中有機(jī)膜渣產(chǎn)生的問題，進(jìn)而闡述有機(jī)膜渣減重減排的綠色解決方案。

1 有機(jī)膜渣問題

對(duì)PCB 企業(yè)來(lái)說(shuō)，節(jié)能減排是一項(xiàng)長(zhǎng)期和復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須開發(fā)新技術(shù)、提高能源利用效率和減少三廢排放量。在PCB 生產(chǎn)中，存在有機(jī)膜渣這類工業(yè)危險(xiǎn)廢物和膜渣的收集、減重及減排等難題，這是長(zhǎng)期以來(lái)困擾行業(yè)眾多PCB 企業(yè)的“老大難”問題之一。

PCB 生產(chǎn)過程中需要使用干膜、濕膜和阻焊等有機(jī)感光材料，當(dāng)有機(jī)干膜、濕膜和阻焊在顯影、退膜后，就會(huì)有顯影、退膜廢液和膜渣等有機(jī)廢物產(chǎn)生。產(chǎn)線產(chǎn)生的顯影和退膜廢液酸析產(chǎn)生的膜渣，其含水率高達(dá)60%～80%。按照2016年環(huán)?？偩职l(fā)布的《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》，膜渣定義為HW12危險(xiǎn)廢物，需要經(jīng)過危廢焚燒處置，PCB企業(yè)需要支付給焚燒處置單位3 000～5 000元/噸處置費(fèi)用，導(dǎo)致處置成本較高，PCB 企業(yè)負(fù)擔(dān)較重［1］。

目前行業(yè)一般是將產(chǎn)生的膜渣重量（含水率）予以降低，處理工藝：①在設(shè)備端安裝在線雙螺桿脫水機(jī)對(duì)生產(chǎn)線的膜渣脫水，減重后膜渣含水率約為60%；② 對(duì)膜渣酸析后離心甩干處理，減重后膜渣含水率約為45%；③對(duì)膜渣酸析后使用蒸氣低溫?cái)D壓烘干，減重后膜渣含水率約為30%。但酸析后再減重的過程無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大和設(shè)備占地面積大等問題。

按以上PCB 企業(yè)常用方式對(duì)膜渣進(jìn)行簡(jiǎn)易裝置的脫水處理，雖減重了一半左右，但另一半仍然需要有委托資質(zhì)的單位運(yùn)輸和處理，且存在危廢轉(zhuǎn)移泄漏的風(fēng)險(xiǎn)和焚燒污染大氣環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)，處理成本居高不下。

2 膜渣減重減排解決方案

為更好地解決膜渣減重減排難題，技術(shù)團(tuán)隊(duì)用一年時(shí)間投入相關(guān)設(shè)備的研發(fā)中。項(xiàng)目組擬訂靜態(tài)低溫除水法、立式負(fù)壓攪拌烘干法和臥式滾筒真空烘干法3 個(gè)不同的解決方案，并逐一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。崇達(dá)技術(shù)股份有限公司聯(lián)合深圳市捷駿鼎盛環(huán)?？萍加邢薰竟餐邪l(fā)，針對(duì)市面上各類現(xiàn)有成熟設(shè)備及減排工藝進(jìn)行探討、交流并實(shí)驗(yàn)測(cè)試，最終在2022年10月成功研發(fā)出一整套優(yōu)良的工藝設(shè)備和成套解決方案。

2.1 靜態(tài)低溫除水法

由于設(shè)備簡(jiǎn)單、溫度控制簡(jiǎn)單穩(wěn)定，膜渣為膠狀固態(tài)物質(zhì)，如果采用蒸發(fā)釜內(nèi)發(fā)熱的結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)致膜渣無(wú)法排出，所以因此采用蒸發(fā)釜外加熱方式；而膜渣沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此膜渣不會(huì)分散，蒸發(fā)釜中間的膜渣除水效果可能達(dá)不到理想狀態(tài)，且設(shè)備不能自動(dòng)出料。

2.2 立式負(fù)壓攪拌烘干法

所采用的蒸發(fā)釜固定不動(dòng)，內(nèi)部鏟刀旋轉(zhuǎn)翻動(dòng)，存在旋轉(zhuǎn)部件?？紤]鏟刀受力及材料強(qiáng)度，內(nèi)部環(huán)境設(shè)計(jì)為-20 kPa，不是真空環(huán)境。該方法中的立式攪拌方式頂部需要安裝電機(jī)，底部配合鏟刀等，上下面需要做成平面，如果厚度不夠，在負(fù)壓與溫度達(dá)到一定程度時(shí)，頂蓋和底部會(huì)變形。實(shí)驗(yàn)過程中膜渣黏性較大，攪拌主軸多次過負(fù)荷報(bào)警，且因蒸發(fā)釜底部有一層較厚結(jié)塊，導(dǎo)致傳熱效果變差，后期除水效率越來(lái)越低。此外，該方式需將溫度控制在200 ℃左右，因而能耗較高。

2.3 臥式滾筒真空烘干法

采用滾筒旋轉(zhuǎn)、內(nèi)部無(wú)鏟刀和物料自翻滾的方式，使膜渣在內(nèi)部通過自翻滾達(dá)到均勻受熱的效果；同時(shí)通過真空系統(tǒng)將水蒸氣抽走，經(jīng)過冷凝與凈化裝置然后收集。實(shí)驗(yàn)過程主要遇到物料粘在蒸發(fā)釜內(nèi)部無(wú)法自然掉落，導(dǎo)致傳熱效率變差的問題。針對(duì)此問題，在蒸發(fā)釜內(nèi)部增加鐵球，鐵球在蒸發(fā)釜內(nèi)部自由滾動(dòng)，達(dá)到打散結(jié)團(tuán)的膜渣并撞碎蒸發(fā)釜內(nèi)壁結(jié)塊膜渣的效果；同時(shí)進(jìn)行階段性升溫，保證傳熱穩(wěn)定均衡。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)及參數(shù)調(diào)整，單次進(jìn)料200 kg，膜渣出料含水率＜5%，用時(shí)4 h，用電114 kWh。效率、能耗和穩(wěn)定性均達(dá)到使用要求。最終將設(shè)備定性為臥式滾筒真空烘干式，并已投入正常生產(chǎn)，至今產(chǎn)量及效果穩(wěn)定。

3 結(jié)語(yǔ)

臥式滾筒真空烘干法采用滾筒旋轉(zhuǎn)、內(nèi)部無(wú)鏟刀、物料自翻滾的方式，使有機(jī)膜渣在內(nèi)部通過自翻滾達(dá)到均勻受熱的效果，同時(shí)通過真空系統(tǒng)將水蒸氣抽走，經(jīng)過冷凝與凈化裝置然后收集，效率、能耗和穩(wěn)定性均達(dá)到使用要求，符合PCB綠色生產(chǎn)理念。

從全球范圍來(lái)看，節(jié)能、循環(huán)及低碳正成為新的發(fā)展方向，“綠色工業(yè)革命”已然拉開帷幕。隨著國(guó)內(nèi)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的提高和技術(shù)的進(jìn)步，綠色制造也是PCB 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，綠色競(jìng)爭(zhēng)力成為了PCB 企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要組成部分。在這一背景下，PCB 產(chǎn)業(yè)鏈唯有改變傳統(tǒng)制造模式，推出綠色制造技術(shù)，發(fā)展相關(guān)的綠色材料、綠色能源和綠色設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)技術(shù)，生產(chǎn)出保護(hù)環(huán)境和提高資源利用率的綠色PCB 產(chǎn)品，才能在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中贏得先機(jī)。

補(bǔ)齊綠色制造、節(jié)能減排的關(guān)鍵共性技術(shù)及設(shè)備研發(fā)這塊短板，要通過政產(chǎn)學(xué)研用一體化，支持全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新、聯(lián)合攻關(guān)，以具有帶動(dòng)性、示范性的典型產(chǎn)品、行業(yè)為對(duì)象，以推動(dòng)整體解決方案為主線，重點(diǎn)突破綠色設(shè)計(jì)、綠色工藝、綠色回收資源化與再制造等綠色制造關(guān)鍵技術(shù)。崇達(dá)技術(shù)和捷駿鼎盛的協(xié)同研發(fā)，就是一個(gè)成功的案例。技術(shù)團(tuán)隊(duì)更多優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)新設(shè)備正在逐步研發(fā)、驗(yàn)證及推廣中，將會(huì)給PCB 行業(yè)帶來(lái)更多節(jié)能減排的驚喜成效。

綠色制造、節(jié)能減排是一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜的變革過程，PCB 行業(yè)上下游仍然需要協(xié)同創(chuàng)新，發(fā)揚(yáng)苦行僧的精神，及時(shí)調(diào)整自己的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略，以適應(yīng)環(huán)境的變化，只有這樣，企業(yè)才能可持續(xù)發(fā)展，使PCB產(chǎn)業(yè)成為綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)。