CN110719930A - 碳纤维强化塑料的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种碳纤维强化塑料的处理方法。使用该方法能够以较少的劳力充分地燃烧碳纤维强化塑料。在使碳纤维强化塑料与表面活性剂及酸溶液接触后，焚烧该碳纤维强化塑料。
Description
技术领域
本发明涉及焚烧包含碳纤维的废塑料并进行处理的方法。
背景技术
近年来，作为轻量且高强度的结构材料，由树脂或金属等基质材料(matrixmaterial)和碳化合物形成的复合材料的需求飞跃性增大。特别是，使由热固化性树脂或热塑性树脂构成的基体材料与碳纤维复合化而成的碳纤维强化塑料(CFRP：Carbon Fiberreinforced plastics)的需求增大显著。另一方面，随着该需求的增大，含有碳纤维强化塑料的废弃物的废弃量也增大。
作为这样的碳纤维强化塑料的处理方法，存在在水泥制造工艺中作为代替燃料有效利用并焚烧来进行处理的方法。
但是，如果焚烧并处理碳纤维强化塑料时，则有时塑料中所含有的碳纤维未燃烧而残留，该燃烧残留的碳纤维混入于废气中。其结果，在废气的集尘设备(电集尘器、袋式过滤器等)中，存在有可能产生因附着在它们之上的碳纤维而引起的故障(电短路事故、过滤器的损伤等)的问题。
作为避免这种问题的方法，有在进行基于水泥制造工艺的处理之前进行从碳纤维强化塑料除去碳纤维的处理的方法，但进行事先的处理非常繁杂。
因此，作为能够省略事先除去碳纤维的处理的处理方法，提案有下述一种方法：在将碳纤维强化塑料粉碎至其平均粒径为3mm以下后，将该粉碎后的碳纤维强化塑料供给至水泥窑的内部温度为1200℃以上的位置(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-131463号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，专利文献1中记载的方法需要将高强度的碳纤维强化塑料粉碎至平均粒径为3mm以下的极小的颗粒，存在为了进行该粉碎而需要大量的劳力的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够以较少的劳力就能使碳纤维强化塑料充分地燃烧的碳纤维强化塑料的处理方法。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的碳纤维强化塑料的处理方法是对碳纤维强化塑料进行焚烧的碳纤维强化塑料的处理方法，该碳纤维强化塑料的处理方法的特征在于，在使所述碳纤维强化塑料与表面活性剂和酸溶液接触后，焚烧该碳纤维强化塑料。
在本发明的碳纤维强化塑料的处理方法中，利用表面活性剂改善碳纤维强化塑料的润湿性，酸溶液与碳纤维强化塑料充分接触。而且，在焚烧时，该酸溶液与碳纤维强化塑料高效地反应，来促进伴随氧化劣化的热劣化，因此能够充分地提高碳纤维强化塑料的燃烧性。
因此，根据本发明的碳纤维强化塑料的处理方法，无需事先进行碳纤维的去除处理，另外，由于也不需要将碳纤维强化塑料的平均粒径设为例如3mm以下等极小的尺寸，因此能够以较少的劳力使碳纤维强化塑料中所含的碳纤维充分地燃烧。
在本发明的碳纤维强化塑料的处理方法中，优选的是，使所述表面活性剂与所述碳纤维强化塑料接触并进行小径化，并进一步使所述酸溶液与所述碳纤维强化塑料接触后，对该碳纤维强化塑料进行焚烧。在该方式中，由于使表面活性剂与碳纤维强化塑料接触后在实施小径化，因此利用该表面活性剂能够抑制碳纤维强化塑料在小径化时、或者碳纤维强化塑料在小径化后的扬尘。
在本发明的碳纤维强化塑料的处理方法中，优选的是，在将所述碳纤维强化塑料的量设为100质量份时，所述酸溶液的量优选为10质量份以上且200质量份以下。将碳纤维强化塑料的量设为100质量份时，若酸溶液的量小于10质量份，则有时无法充分地得到碳纤维强化塑料的燃烧性改善效果。另一方面，在酸溶液的量比200质量份多的情况下，即使增加酸溶液，也缺乏伴随该增量而产生的碳纤维强化塑料的燃烧性的改善效果。
另外，在本发明的碳纤维强化塑料的处理方法中，在将上述酸溶液的量设为100质量份时，上述表面活性剂的量优选为0.5质量份以上且10质量份以下。当将酸溶液的量设为100质量份时，若表面活性剂的量小于0.5质量份，则有时无法充分得到碳纤维强化塑料的燃烧性改善效果。另一方面，从改善碳纤维强化塑料的燃烧性的观点出发，不必对表面活性剂的量的上限作出制约。但是，从药剂成本等观点考虑，在将酸溶液的量设为100质量份时，当表面活性剂的量超过10质量份时则成本增加，因而并不优选。
另外，在本发明的碳纤维强化塑料的处理方法中，所述碳纤维强化塑料的平均粒径优选为10mm以下。即使不将碳纤维强化塑料的平均粒径设定得极小也能够获得燃烧性改善的效果，但若将平均粒径减小至10mm左右，则其效果特别大。
另外，在本发明的碳纤维强化塑料的处理方法中，也可以在使所述碳纤维强化塑料与表面活性剂和酸溶液接触后，利用水泥制造设备对该碳纤维强化塑料进行焚烧。
附图的简单说明
图1是表示试验例1中的实施例1～2及比较例1～2的热重曲线的结果的曲线图，纵轴表示试样的重量减少率(质量％)，横轴表示加热温度(℃)。
用于实施发明的方式
本发明涉及对碳纤维强化塑料进行焚烧处理的碳纤维强化塑料的处理方法。
在本发明的处理方法中，使表面活性剂和酸溶液与碳纤维强化塑料接触。
作为表面活性剂，只要是选自阴离子系、非离子系和阳离子系的各种表面活性剂中的1种以上即可，特别优选使用阴离子系或非离子系的表面活性剂。
作为阴离子系的表面活性剂，例如可以举出烷基醚硫酸酯钠、烷基硫酸酯钠、直链烷基苯磺酸钠(LAS)、脂肪酸钠、脂肪酸钾、α-磺基脂肪酸酯钠、α-烯烃磺酸钠、烷基磺酸钠等。
另外，作为非离子系的表面活性剂，例如可列举出：蔗糖脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、脂肪酸烷醇酰胺、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚等。
在将碳纤维强化塑料的量设定为100质量份时，表面活性剂的量为0.05质量份以上且20质量份以下、优选为0.5质量份以上且10质量份以下、更优选为0.5质量份以上且5质量份以下。
另外，将酸溶液的量设定为100质量份时，表面活性剂的量为0.5质量份以上且10质量份以下、优选为0.5质量份以上且5质量份以下、更优选为0.5质量份以上且3质量份以下。
在表面活性剂的量不在上述范围内的情况下，有时无法充分地得到碳纤维强化塑料的燃烧性改善效果。
本发明中使用的酸溶液的pH优选为4以下、更优选为2以下、特别优选为小于1。纯度等不作特别限定，使用一般能够获取到的酸溶液即可。因此，例如，也可以有效地使用pH为4以下的废酸类。
在将碳纤维强化塑料的量设定为100质量份时，酸溶液的量为10质量份以上200质量份以下、优选为10质量份以上100质量份以下、更优选为10质量份以上50质量份以下。
关于酸溶液的量的下限，在将碳纤维强化塑料的量设定为100质量份时，若酸溶液的量小于10质量份，则有时无法充分地得到碳纤维强化塑料的燃烧性改善效果。
关于酸溶液的量的上限，从改善碳纤维强化塑料的燃烧性的观点出发，并不对其进行制约。但是，从药剂成本等观点出发，将碳纤维强化塑料的量设定为100质量份时，若酸溶液的量超过200质量份，则成本增加，因而并不优选。
在本发明的处理方法中，使碳纤维强化塑料与表面活性剂和酸溶液接触的方法并不作特别限制。即，只要使表面活性剂和酸溶液作用于碳纤维强化塑料即可。具体而言，例如，只要对碳纤维强化塑料滴加、喷雾、涂布表面活性剂和/或酸溶液即可，根据需要，也可以一并实施混合、搅拌等操作。或者，也可以使碳纤维强化塑料浸渍于含有表面活性剂和/或酸溶液的溶液中，或者根据需要一边摆动该碳纤维强化塑料一边进行上述浸渍。或者，另外，也可以将碳纤维强化塑料静置并暴露在表面活性剂和/或酸溶液气化后的气氛下，或者根据需要一边摆动该碳纤维强化塑料一边暴露于上述气氛下。更典型地，例如也可以是在焚烧设备的内部构成在碳纤维强化塑料的周围产生酸溶液的热分解的环境的方法等。
表面活性剂和酸溶液可以在混合状态下进行使用，也可以以各不同的形态使用。在将两者以混合状态进行使用的情况下，其混合方法不作特别限定，只要是作为液体混合的通常的方法均可。例如，在混合比例多的酸溶液中添加规定量的表面活性剂后，通过搅拌混合即可。另外，也可以制备同时含有两者的水溶液来进行使用。另一方面，在以各不同的形态使用表面活性剂和酸溶液的情况下，也可以分别制备水溶液的形态来进行使用。其中，在制备含有表面活性剂的水溶液的情况下，从不增大该水溶液的粘性的观点出发，优选相对于水100质量份添加0.1质量份～30质量份的表面活性剂制备而成，更优选添加1质量份～10质量份制备而成。
另外，对使表面活性剂和酸溶液与碳纤维强化塑料接触的时机并不作特别限制。即，例如，可以在将碳纤维强化塑料投入用于焚烧的设备之前，也可以与投入碳纤维强化塑料同时，也可以在投入碳纤维强化塑料之后。此外，即使在不同的形态下使用表面活性剂和酸溶液时，使表面活性剂和酸溶液与碳纤维强化塑料接触的时机也不作特别限制。即，可以比酸溶液先使表面活性剂与碳纤维强化塑料接触，也可以使酸溶液和表面活性剂同时与碳纤维强化塑料接触，也可以在酸溶液之后使表面活性剂与碳纤维强化塑料接触。但是，从对碳纤维强化塑料赋予充分的润湿性的观点出发，优选使表面活性剂比酸溶液先与碳纤维强化塑料接触。
另一方面，在本发明的其他方式中，使表面活性剂与碳纤维强化塑料接触而使碳纤维强化塑料小径化，进一步使酸溶液与碳纤维强化塑料接触。由此，通过其小径化，能够进一步提高燃烧性改善效果。另外，利用表面活性剂，可抑制在碳纤维增强塑料的小径化时或碳纤维增强塑料的小径化之后的扬尘。
在上述方式中，对使表面活性剂和酸溶液与碳纤维强化塑料接触的时机并不作特别限制。即，例如，上述接触的时机可以在将碳纤维强化塑料投入用于焚烧的设备之前、也可以在上述投入的同时、也可以在上述投入之后。更具体而言，例如，可以是在将表面活性剂和酸溶液滴加到小径化的碳纤维强化塑料后、或者在将经小径化后的碳纤维强化塑料含浸于含有表面活性剂和酸溶液的溶液中之后、或者在滴加表面活性剂后并经小径化的碳纤维强化塑料中滴加酸溶液之后、又或者使滴加表面活性剂并经小径化的碳纤维强化塑料含浸于酸溶液之后将它们投入到焚烧设备中的方法，向焚烧设备投入经小径化后的碳纤维强化塑料时、或是在投入之后，向焚烧设备的内部喷雾表面活性剂和酸溶液，在焚烧设备的内部使它们接触、或者向焚烧设备投入滴加表面活性剂并经小径化后的碳纤维强化塑料后，向焚烧设备的内部喷雾酸溶液而在焚烧设备的内部使它们接触的方法等。
以下，对于本发明的碳纤维强化塑料的处理方法，以利用水泥窑进行热回收处理的情况为例，对碳纤维强化塑料的废弃物(以下，称为“废CFRP”)进行更详细的说明。
首先，对作为处理对象物的CFRP进行说明。碳纤维增强塑料(CFRP：Carbon Fiberreinforced plastics)为轻量但机械特性、耐腐蚀性非常优异的结构材料。碳纤维的含有率一般为30质量％～80质量％左右。需要说明的是，CFRP的碳纤维的含有率可以通过依据JIS K 7075“碳纤维强化塑料的纤维含有率和空洞率试验方法”的试验方法求出。
作为CFRP中使用的碳纤维，使用由石墨状的碳形成且刚性等机械特性优异的纤维。具体而言，作为碳纤维，例如可列举出：将聚丙烯腈系、沥青系或纤维素系纤维等在氧化性气氛中加热至150℃～400℃而进行耐火化处理后，在惰性气氛中的300℃～2500℃下进行碳化或石墨化处理而得到上述碳纤维；除此之外还能举出在水蒸气等半活性气氛中激活的活性碳纤维等。
作为CFRP中使用的基体材料，使用热塑性树脂或热固化性树脂。具体而言，作为热塑性树脂，例如可列举出聚酰胺树脂、或聚丙烯树脂、尼龙树脂等。另外，作为热固化性树脂，例如可列举出环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂等。
在本实施方式中，首先，将由如上述构成成分构成的CFRP的废弃物、即废CFRP在旋转型剪切式剪切粗碎机等粉碎设备中粗碎成50mm以下后，通过颚式破碎机、辊磨机、辊磨、破碎机等粉碎设备使其小径化至规定的大小。需要说明的是，为了高效地进行硬CFRP的粉碎作业，优选在后段的粉碎设备上附设分离器等分级装置。
在此，经小径化处理后的废CFRP的平均粒径可以通过下述方式来求出：使用JIS Z8801“试验用筛－第一部：或金属制网筛”中规定的筛对上述经小径化处理后的废CFRP干燥后的废CFRP进行筛分，计算出与残留在该筛上的试样的50质量％相当的直径。
需要说明的是，在本发明的处理方法中，不一定需要过度地花费劳力来进行小径化，但为了高效地进行处理，优选一定程度上对废CFRP实施小径化。具体而言，可以将上述平均粒径设定在10mm以下、优选设定在7mm以下。
接着，使经小径化后的废CFRP与表面活性剂及酸溶液接触。作为该接触的方法，如上所述，只要是在水泥窑的内部构成在废CFRP的周围产生酸溶液的热分解的环境的方法等即可。而且，也可以是以下的方法：对在废CFRP的小径化处理中滴加表面活性剂并对废CFRP实施了小径化后得到含有表面活性剂的废CFRP后，使含有该表面活性剂的废CFRP与酸溶液接触。
具体而言，例如，可以是下述方法：向经小径化后的废CFRP中滴加表面活性剂及酸溶液后、或者使经小径化后的废CFRP含浸于表面活性剂及酸溶液中后、或者向滴加了表面活性剂并经小径化后的废CFRP滴加酸溶液后、或者使滴加了表面活性剂并经小径化后的废CFRP含浸于酸溶液中之后，将这些处理后的废CFRP投入到水泥窑中；也可以是下述方法：在将经小径化后的废CFRP投入到水泥窑中后，向水泥窑的内部喷雾表面活性剂及酸溶液，从而使它们水泥窑的内部接触、或者在向焚烧设备投入滴加了表面活性剂并经小径化后的废CFRP后，向焚烧设备的内部喷雾酸溶液，从而使它们在焚烧设备的内部接触。废CFRP投入到水泥窑的投入位置不作特别限定，可以是从窑前侧(窑燃烧器侧)、也可以是从窑尾侧、也可以是从煅烧炉投入。
但是，由于酸溶液投入到水泥窑中会立即产生热分解，因此，为了有效地利用基于酸溶液的燃烧性改善效果，在使用在水泥窑的内部使它们接触的方法时，优选从共同的位置或者及其相近的位置同时或实质上同时地将废CFRP、表面活性剂及酸溶液投入到水泥窑中。
具体而言，例如，只要在窑燃烧器等设置废CFRP的第1吹入用端口、并且以与该第1吹入用端口相邻的方式设置用于吹入表面活性剂及酸溶液、或仅用于吹入酸溶液的第2吹入用端口即可。
最后，在水泥窑的内部对废CFRP与跟其接触了的表面活性剂及酸溶液一起实施加热。加热温度优选为超过固定碳的燃烧温度区域(500℃～800℃)的温度。在此，固定碳是指在碳纤维强化塑料中以不挥发的形态存在的碳化合物，包含废CFRP中所含有的碳纤维等。
另外，在本实施方式中，作为碳纤维强化塑料的焚烧设备，对水泥制造设备即水泥窑的例子进行了说明，但在本发明的处理方法中，当然也可以使用水泥窑以外的焚烧设备。
实施例
接着，对本发明的处理方法的试验结果(即本发明的处理方法的实施例)进行说明。
(试验例1)
通过将碳纤维强化塑料的大小控制在一定，改变表面活性剂的量和酸溶液的pH及其量来进行试验，评价表面活性剂和酸溶液对碳纤维强化塑料的燃烧性所带来的影响。
具体而言，设定以下所示的试验标准。
碳纤维强化塑料：废CFRP(碳纤维含有率：58质量％)
废CFRP的试样尺寸：平均粒径1mm
酸溶液a：pH0.6的HNO3溶液(69％HNO3溶液)
酸溶液b：pH2的HNO3溶液(将酸溶液1稀释而进行调整)
酸溶液c：pH4的HNO3溶液(将酸溶液1稀释而进行调整)
酸溶液d：pH6的HNO3溶液(将酸溶液1稀释而进行调整)
表面活性剂：直链烷基苯磺酸钠、直链烷基苯磺酸、及烷基醚硫酸酯钠混合物(狮王株式会社制，ママレモン(商品名))
表面活性剂及酸溶液的使用方法：按照以下所示的实施例1～8和比较例1、比较例2共10种试验标准进行了试验。
实施例1：假定表面活性剂及酸溶液在气化的气氛下曝露于碳纤维强化塑料的条件，事先并不将废CFRP含浸于酸溶液中、而使在该CFRP(100质量份)的周围滴加由表面活性剂(0.08质量份)和酸溶液a(12.5质量份)构成的混合液a(相对于100质量份的酸溶液a添加0.64质量份的表面活性剂而得到的混合液a的12.58质量份)，并同时进行了加热。
实施例2：设想将碳纤维强化塑料浸渍于表面活性剂及酸溶液后使其燃烧的条件，事先将废CFRP浸渍于相对于100质量份的酸溶液a添加0.64质量份的表面活性剂而得的混合液a后，加热脱水后的废CFRP。(附着于加热时的废CFRP的混合液a相对于100质量份的该CFRP为13.5质量份)。
实施例3：除了将酸溶液a变更为酸溶液b以外，其余条件与实施例1相同。
实施例4：除了将酸溶液a变更为酸溶液b以外，其余条件与实施例2相同。
实施例5：除了将酸溶液a变更为酸溶液c以外，其余条件与实施例1相同。
实施例6：除了将酸溶液a变更为酸溶液c以外，其余条件与实施例2相同。
实施例7：除了将酸溶液a变更为酸溶液d以外，其余条件与实施例1相同。
实施例8：除了将酸溶液a变更为酸溶液d以外，其余条件与实施例2相同。
比较例1：不使用表面活性剂和酸溶液而仅加热废CFRP。
比较例2：假设仅在酸溶液气化的气氛下暴露碳纤维强化塑料的条件，在事先不使废CFRP含浸于酸溶液中的条件下，而在该CFRP(100质量份)的周围滴加酸溶液a(12.5质量份)，并同时进行了加热。
在全部的试验标准下，以升温速度10℃/分钟加热上述试样，在150～1000℃的温度区域测定重量减少率。使用热重量/差示热测定装置(NETZSCH Japan株式会社制：TG-DTA2020SR(商品名))测定了重量减少率。
对于各试验标准下得到的热重曲线，在固定碳的重量(热重曲线中，在500℃～600℃下产生的缓坡的起点的重量与在800℃附近不产生重量减少的地点的重量的差值)，算出将该固定碳的重量设定为100％时的、规定温度下的重量减少率(质量％)。结果示于表1。
(表1)
其结果明显可知，如表1所示，通过组合表面活性剂和酸溶液，进行与碳纤维强化塑料接触的处理，其燃烧性提高。特别是在与表面活性剂一起用pH4的酸溶液进行了处理的情况(实施例5、6)下，与未进行处理的情况(比较例1)、仅进行pH0.6的酸溶液的处理的情况(比较例2)相比，在650℃下具有约2倍的燃烧性，另外在700℃下也得到了约1.4倍的燃烧性。而且，如实施例1～4的结果所示，明显可知所使用的酸溶液的pH越低，能够得到越良好的燃烧性。
需要说明的是，用于参考，图1中示出实施例1、2及比较例1、2的热重曲线的结果。在图1中的重量减少曲线中产生重量减少的3个区域当中，低温侧的2个区域(与300～400℃对应的区域以及与450～550℃所对应的区域)主要是树脂等挥发性碳的燃烧引起的重量减少，最为高温侧的减量区域(550℃以上的区域)主要是碳纤维等固定碳的燃烧引起的重量减少。因此，由图1可知，本发明的方法(实施例1、2)尤其是通过促进树脂的燃烧性，还促进了之后的固定碳的燃烧性。
(试验例2)
接着，进行使碳纤维强化塑料的平均粒径变化时的燃烧率的评价。
作为本试验的试样，使用与上述试验例1相同的废CFRP，制作平均粒径为16mm、9.5mm、6.7mm、4.75mm、2.8mm这5种试样。
对废CFRP使用表面活性剂和酸溶液的方法与上述试验例1的实施例2相同。即，使废CFRP事先含浸于对100质量份的酸溶液a添加0.64质量份的表面活性剂而得到的混合液a中之后，使用脱水后的废CFRP。
在温度设定为1400℃的大气气氛的电炉中将浸渍在上述混合液a中的试样加热3分钟，评价加热后的试样中没有燃烧而残留的固定碳(碳纤维)的残存率。该加热条件是模拟投入到水泥窑的窑前部进行燃烧处理时的条件。
关于燃烧率的评价，将电炉加热后的试样全部视为固定碳，并根据加热后的残存试样量的测定值，算出在将未加热的废CFRP中含有的固定碳的重量(碳纤维含有率：58质量％)设定为100％时的质量残存率(％)。结果示于表2。
(表2)
| 废CFRP的平均粒径(mm) | 固定碳(碳纤维)的残存率(％) |
| 2.8 | 0 |
| 4.75 | 0 |
| 6.7 | 0.5 |
| 9.5 | 4 |
| 16 | 35 |
其结果明显可知，如表2所示，如果平均粒径为10mm以下、并优选7mm以下时，则燃烧性改善效果更大。
Claims (6)
1.一种碳纤维强化塑料的处理方法，其特征在于，对碳纤维强化塑料进行焚烧，
该碳纤维强化塑料的处理方法中，在使所述碳纤维强化塑料与表面活性剂和pH为4以下的酸溶液接触后，焚烧该碳纤维强化塑料。
2.根据权利要求1所述的碳纤维强化塑料的处理方法，其特征在于，
使所述表面活性剂与所述碳纤维强化塑料接触并进行小径化，并进一步使所述酸溶液与所述碳纤维强化塑料接触后，对该碳纤维强化塑料进行焚烧。
3.根据权利要求1或2所述的碳纤维强化塑料的处理方法，其特征在于，
在将所述碳纤维强化塑料的量设为100质量份时，所述pH为4以下的酸溶液的量为10质量份以上且200质量份以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的碳纤维强化塑料的处理方法，其特征在于，
在将所述pH为4以下的酸溶液的量设为100质量份时，所述表面活性剂的量为0.5质量份以上且10质量份以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的碳纤维强化塑料的处理方法，其特征在于，
所述碳纤维强化塑料的平均粒径为10mm以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的碳纤维强化塑料的处理方法，其特征在于，
在使所述碳纤维强化塑料与所述表面活性剂和所述酸溶液接触后，利用水泥制造设备对该碳纤维强化塑料进行焚烧。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007131463A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Ube Ind Ltd | 炭素繊維を含む廃プラスチックの処理方法 |
| US20170096540A1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-04-06 | Korea Institute Of Science And Technology | Method and composition for swelling pretreatment before decomposition of cured theremosetting resin materials |
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|---|---|---|---|---|
| JP2722965B2 (ja) * | 1992-10-01 | 1998-03-09 | 東レ株式会社 | 炭素繊維の焼却方法および炭素繊維強化樹脂混合物の焼却方法 |
| US7635534B2 (en) * | 2007-08-24 | 2009-12-22 | Basf Catalysts Llc | Simplified process for leaching precious metals from fuel cell membrane electrode assemblies |
| JP2011074204A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Nippon Zeon Co Ltd | 炭素繊維複合架橋樹脂材料からの炭素繊維の回収方法 |
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| JP6044946B2 (ja) * | 2012-05-31 | 2016-12-14 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | 炭素繊維複合材料からの炭素繊維の回収方法 |
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| KR101755917B1 (ko) * | 2015-12-07 | 2017-07-10 | 현대자동차주식회사 | 강화섬유 회수장치 및 이를 이용한 방법 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007131463A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Ube Ind Ltd | 炭素繊維を含む廃プラスチックの処理方法 |
| US20170096540A1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-04-06 | Korea Institute Of Science And Technology | Method and composition for swelling pretreatment before decomposition of cured theremosetting resin materials |
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