JP2001158017A - 繊維強化樹脂プリプレグ廃材の破砕装置及び破砕回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】繊維強化樹脂プリプレグ廃材を再生するため効
率良く破砕することができるとともに、熱分解して樹脂
をガス化することなく繊維強化樹脂プリプレグシート廃
材をマトリックス樹脂を含めて再生することができる繊
維強化樹脂プリプレグ廃材の破砕装置及び破砕回収方法
を提供する。 【解決手段】繊維強化樹脂プリプレグシート廃材を破砕
する破砕刃８ａ、９ａを有する破砕部２と、破砕部２に
廃材を供給するベルトコンベア３と、繊維強化樹脂プリ
プレグを硬化させた成形品から得られる加工粉を破砕刃
８ａ、９ａに散布する加工粉散布部４と、破砕部２にて
破砕された廃材及び加工粉を受け得る受け部５と、を有
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化樹脂プリ
プレグ廃材を再生処理すべく効率的に破砕し得る繊維強
化樹脂プリプレグ廃材の破砕装置及び破砕回収方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年の航空宇宙分野や医療分野等におけ
る各種成形品は、強度、弾性率、及び耐熱性が高く要求
されているものが多く、この要求を満たすものとして繊
維強化樹脂（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）が
多用されている。このＦＲＰは、ガラスやカーボン繊維
等の基材に、母材としての熱硬化性のマトリックス樹脂
を含浸させたものであり、ガラス繊維を基材としたもの
を特にＧＦＲＰ（GlassFiber Reinforced Plastics）、
カーボン繊維を基材としたものを特にＣＦＲＰ（Carbon
Fiber Reinforced Plastics）という。

【０００３】一方、一次製品として使用された後の繊維
強化樹脂は、既述のように強度及び耐熱性が高い性質の
ためリサイクルに適さず、その多くが埋め立て等の処分
が行われていた。しかし、近時のリサイクル志向の高ま
りにより、繊維強化樹脂の再生利用技術が各種提案され
るに至り、例えば、特開平６−９９１６０号公報には、
ＣＦＲＰの再生技術が開示されている。かかる従来技術
は、ＣＦＲＰを細かく破砕した後、マトリックス樹脂の
みを熱分解させることによりカーボン繊維を回収し、新
たなＣＦＲＰに含浸される繊維として再生するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の繊維強化樹脂の再生技術にあっては、加熱処理のた
めの大規模な設備を必要とするとともに、マトリックス
樹脂の燃焼により有害物質が発生する虞があるという問
題があった。また、マトリックス樹脂を熱分解してカー
ボン繊維を回収するので、マトリックス樹脂は再生され
ず、繊維強化樹脂として再生するには新たなマトリック
ス樹脂が必要となり、コスト上好ましくなかった。

【０００５】更に、繊維強化樹脂の中間材料としてのプ
リプレグシート（未硬化樹脂）廃材を再生すべく粉砕し
ようとすると、マトリックス樹脂が未硬化であるため粘
性を有しており、破砕機の破砕刃にマトリックス樹脂が
付着して、効率のよい破砕を行うことができないという
問題もあった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、繊維強化樹脂プリプレグ廃材を再生するため
効率良く破砕することができるとともに、熱分解して樹
脂をガス化することなく繊維強化樹脂プリプレグ廃材を
マトリックス樹脂を含めて再生することができる繊維強
化樹脂プリプレグ廃材の破砕装置及び破砕回収方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
繊維強化樹脂プリプレグ廃材を破砕する破砕刃を有する
破砕部と、該破砕部に繊維強化樹脂プリプレグ廃材を供
給するプリプレグシート供給部と、前記繊維強化樹脂プ
リプレグを硬化させた成形品から得られる粉を前記破砕
刃に散布する加工粉散布部と、前記破砕部にて破砕され
た繊維強化樹脂プリプレグ廃材及び加工粉を受け得る受
け部と、を有することを特徴とする。

【０００８】かかる構成によれば、プリプレグシート供
給部で供給された繊維強化樹脂プリプレグ廃材が破砕部
の破砕刃にて破砕される際、破砕刃に対し加工粉散布部
から粉が散布され、破砕刃に繊維強化樹脂が付着するの
を防止するとともに、破砕刃に付着した繊維強化樹脂を
払拭する。

【０００９】請求項２記載の発明は、繊維強化樹脂プリ
プレグ廃材を破砕刃にて破砕するに際し、繊維強化樹脂
プリプレグを硬化させた成形品から得られる粉を前記破
砕刃に散布し、破砕された繊維強化樹脂プリプレグ廃材
及び前記粉を共に回収することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら具体的に説明する。まず、本実施
形態に適用される繊維強化樹脂プリプレグ廃材が排出さ
れ得る樹脂成形品の製造方法について説明する。本発明
に適用される繊維強化樹脂プリプレグ廃材は、シート状
或いはテープ状のもの（以下、繊維強化樹脂プリプレグ
シート廃材という。）、及び立体的（繊維強化樹脂プリ
プレグ廃材の塊状）のもののいずれを用いてもよいが、
本実施形態においてはシート状のものについて説明す
る。

【００１１】繊維強化樹脂プリプレグシートから樹脂成
形品を製造するには、積層体形成工程と、加熱工程と、
表面処理工程と、を含んだ製造過程を経るのが一般的で
ある。以下に、各工程について説明する。

【００１２】積層体形成工程は、繊維強化樹脂プリプレ
グシートを所定形状に裁断して積層させた積層体を形成
する工程であり、裁断後に生じる端材等が繊維強化樹脂
プリプレグシート廃材となる。ここで、繊維強化樹脂プ
リプレグシートとは、未硬化の熱硬化性樹脂をマトリッ
クスとしたシート状のＦＲＰをいう。尚、積層体形成工
程を経ないで、即ち繊維強化樹脂プリプレグシートを積
層したり裁断したりしないで加熱して成形品を製造して
もよい。

【００１３】また、ここで用いられる繊維強化樹脂プリ
プレグシートは、カーボンから成る長繊維（フィラメン
ト）を織り込んだものにエポキシ等の未硬化の熱硬化性
樹脂を含浸させ、粘着性を残した状態にまで僅かに硬化
させた状態（Ｂステージ）のものであるが、長繊維に代
えて短繊維（ステープル）のものとしてもよく、カーボ
ン繊維に代えてガラス繊維等他の繊維のものとしてもよ
い。

【００１４】加熱工程は、上記積層体形成工程で得られ
た積層体を加熱することにより硬化させる工程であり、
例えば積層体表面全体に対し等しく加熱すべくオートク
レーブ成形が好ましいが、オーブン等による加熱であっ
てもよい。この加熱工程を経ることにより、積層体中の
層間が強く結合し、樹脂成形品を得ることができる。
尚、加熱工程の前に、積層体中の層間を更に強く結合す
べく真空バッグを施したり加圧テープを積層体表面に巻
着するようにしてもよい。

【００１５】表面処理工程は、加熱工程で得られた成形
品の表面を研削、研磨する工程であり、この研削、研磨
時に切削粉として加工粉が生じる。当然、この加工粉
は、積層工程の繊維強化樹脂プリプレグシートに含まれ
る樹脂（熱硬化性樹脂）と同じ材質（積層体は未硬化の
樹脂であるのに対し、表面処理工程で生じる加工粉は硬
化の樹脂である点で相違するが）から成るものであり、
後に示すように、裁断後の繊維強化樹脂プリプレグシー
トを破砕する際に使用される。従って、本実施形態によ
れば、従来は廃棄していた表面加工で生じる加工粉をも
再生することができる。尚、加工粉は、不純物として熱
可塑性樹脂等他の種類の樹脂が混入されたものであって
もよい。

【００１６】以上が繊維強化樹脂プリプレグシートを用
いた樹脂成形品の一般的製造方法であるが、これら工程
のうち積層体形成工程で生じた裁断後の繊維強化樹脂プ
リプレグシートは、従来、廃材として廃棄処分されるも
のであった。本実施形態は、このような繊維強化樹脂プ
リプレグシート廃材を破砕して再生させるためのもので
あり、以下に示す工程を追加している。

【００１７】即ち、積層体形成工程で生じた裁断後の繊
維強化樹脂プリプレグシート廃材を、後述する破砕装置
の破砕刃にて破砕しつつ、表面処理工程の研削、研磨で
生じた加工粉を破砕する破砕刃に散布する破砕工程と、
この破砕工程によって破砕された繊維強化樹脂プリプレ
グシート廃材及び加工粉をプレス加工して樹脂成形品を
得るプレス工程と、を追加して成る。

【００１８】破砕工程で用いられる破砕装置を以下に詳
述する。図１に示すように、本実施形態に係る破砕装置
１は、破砕部２と、プリプレグシート供給部としてのベ
ルトコンベア３と、加工粉散布部４と、受け部５とを主
な構成要素とする。また、破砕部２は、キャスター１０
で床面に支持された載置台１１上に固定されており、破
砕装置１全体を移動可能としている。尚、キャスター１
０を形成せず、破砕装置１を据置きとしてもよい。

【００１９】破砕部２は、図１又は図２に示すように、
モータ６と、該モータ６の駆動力を減速しつつ伝達する
減速機を収容したヘリカルボックス７と、該ヘリカルボ
ックス７により伝達された駆動力により回転する２つの
回転軸８ｂ及び９ｂと、これら回転軸８ｂ、９ｂのそれ
ぞれの周面に形成された破砕刃８ａ及び９ａとから主に
構成され、破砕刃８ａと破砕刃９ａとが噛み合って回転
することにより樹脂の破砕を行い得るよう構成されてい
る。

【００２０】ベルトコンベア３は、破砕部２の上部に配
設された箱状のボックス部Ｂに繊維強化樹脂プリプレグ
シート廃材を投入し、破砕部２に繊維強化樹脂プリプレ
グシート廃材を供給するものである。即ち、モータ３ａ
を駆動させてプーリー３ｂを回転させることにより、無
端状のベルト３ｃを図中矢印ａ方向に移動させ、このベ
ルト３ｃ上に載置された繊維強化樹脂プリプレグシート
廃材を移載して、その終端から落下させて投入する。

【００２１】尚、同図中符号ＳＷ１は、ベルト３ｃの移
動速度を調整するためのインバータ可変スイッチを示し
ており、符号Ｔはベルト３ｃの張力を調整するテンショ
ンプーリーである。また、ベルトコンベア３の一端はボ
ックス部Ｂで支持されており、他端は高さ調整のための
アジャスタを具備した支持部材（不図示）で支持されて
いる。

【００２２】加工粉散布部４は、ボックス部Ｂ上に配設
されたホッパ４ａと、該ホッパー４ａ内に配設されたス
クリュコンベア４ｂと、該スクリュコンベア４ｂを回転
駆動させるモータ４ｃと、ボックス部Ｂ内に収容され、
且つ、ホッパー４ａの吐出口下方に配設された篩い４ｄ
と、から主に構成されおり、表面処理工程で生じた加工
粉を破砕部２の破砕刃８ａ、９ａに散布するものであ
る。

【００２３】尚、図１中の符号ＳＷ２はモータ４ｃの回
転速度を調整するためのインバーター可変スイッチを示
している。また、ホッパー４ａと篩い４ｄとの間には調
整孔１４（図３参照）が設けられ、該調整孔１４の開口
面積を調整することにより、加工粉の篩い４ｄへの供給
量を調整できる。調整孔１４は、上下に重ねて配設され
た２枚の板１８（図１及び図３参照）のそれぞれに４つ
づつ明けられた孔であり、これら２枚の板１８を相互に
回転することにより、４つの各孔の開度が変化し、スク
リューコンベア４ｂの回転速度と共同して、回転羽根１
２の存在する拡散室Ａへの加工粉の落下速度を調節す
る。

【００２４】拡散室Ａの下側の板には、図３で示すよう
に、孔１３が設けられ、回転羽根１２の回転と相まっ
て、破砕刃８ａ、９ａに均一に加工粉を散布する。孔１
３は、図示の如く互いに等間隔に並んで形成された複数
の孔であり、回転羽根１２の回転軸Ｃは、モータ４ｃの
回転軸と連結されている。

【００２５】受け部５は、破砕部２にて破砕された繊維
強化樹脂プリプレグシート廃材及び加工粉を受け得る箱
体であり、載置台１１の下方に設置されるものである。
また、受け部５は箱体に限定されず、例えば次工程に破
砕された繊維強化樹脂プリプレグシート廃材及び加工粉
を移載するためのコンベア（ベルトコンベアや振動コン
ベア等含む）、アンローダ等であってもよい。

【００２６】尚、ホッパー４ａの上面にはホッパー４ａ
内に加工粉を供給するための開閉蓋１５が配設されると
ともに、ボックス部Ｂの側面には内部を視認し得るスラ
イド蓋１６が形成されている。更に、ボックス部Ｂの上
面には、篩い４ｄ内を視認し得るよう、透明部材（ガラ
スや塩化ビニル等）から成る視認窓１７が形成されてい
る。

【００２７】次に、上記破砕装置の作用について説明す
る。まず、加工粉散布部４のモータ４ｃを駆動させつつ
開閉蓋１５から表面処理工程で生じた加工粉をホッパー
４内に供給するとともに、ベルトコンベア３のモータ３
ａを駆動させてベルト３ｃ上に載置された繊維強化樹脂
プリプレグシート廃材を破砕部２に供給する。これと略
同時に破砕部２のモータ６も駆動させ、破砕刃８ａ及び
９ａを回転させる。

【００２８】ここで、破砕刃８ａ及び９ａに繊維強化樹
脂プリプレグシート廃材が達するに先立ち、加工粉を破
砕刃８ａ及び９ａに散布するのが好ましく、破砕に際し
破砕刃８ａ又は９ａに繊維強化樹脂プリプレグシート廃
材が付着するのを防止することができる。

【００２９】ベルトコンベア３の終端から落下した繊維
強化樹脂プリプレグシート廃材は、回転する破砕刃８ａ
と９ａとの共働により破砕された後、これら破砕刃８ａ
と９ａとが成す間隙から下方に設置された受け部５に落
下する。

【００３０】一方、開閉蓋１５からホッパー４ａ内に供
給された加工粉は、スクリュコンベア４ｂにより下端の
吐出口に達し、調整孔１４を通過して篩い４ｄ内に落
下、収容される。そして、回転羽根１２の回転により略
等量ずつ孔１３を通過して、繊維強化樹脂プリプレグシ
ート廃材を破砕中の破砕刃８ａ及び９ａに散布される。

【００３１】このように加工粉を散布することにより、
破砕刃８ａ又は９ａと粘着性の繊維強化樹脂プリプレグ
シート廃材との間に堅い加工粉が介在して、破砕刃８ａ
又は９ａへの繊維強化樹脂プリプレグシート廃材の粘着
を防止すると同時に、表面に加工粉を付着させた繊維強
化樹脂プリプレグシート廃材で破砕刃８ａ又は９ａに粘
着した繊維強化樹脂プリプレグシート廃材を払拭するこ
とができる。

【００３２】この後、上述のプレス工程にて繊維強化樹
脂プリプレグシート廃材及び加工粉を加熱、加圧成形し
つつプレス加工し、樹脂成形品を得るので、繊維強化樹
脂プリプレグシート廃材をマトリックス樹脂を含んで再
生することができ、再生コストを向上することができ
る。

【００３３】以上、本実施形態について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば破砕刃８
ａ、９ａをヘリカル状に形成し、互いに噛み合わせたも
のとしてもよく、往復動する摺動刃にて繊維強化樹脂プ
リプレグシート廃材を破砕するよう構成してもよい。ま
た、ベルトコンベア３に代えて他の搬送装置（例えば振
動コンベアやローダー、マニピュレータ等）としてもよ
い。

【００３４】更に、散布される加工粉は、後の再生の観
点から、破砕する繊維強化樹脂プリプレグシート廃材と
同種の材質が好ましいが、他の材質から成る粉（例え
ば、カーボン繊維を基材とする繊維強化樹脂プリプレグ
シート廃材を破砕するに際し、ガラス繊維を基材とする
繊維強化樹脂プリプレグシートを研削、研磨して生じた
加工粉を散布する等）であってもよい。また、散布され
る粉は、積層体形成工程で生じた加工粉に限定されず、
繊維強化樹脂プリプレグを硬化させた成形品から生じた
粉であればよい。

【００３５】また、樹脂成形品の一般的形成のうち、繊
維強化樹脂プリプレグシートが一層（複数層に巻かな
い）のものから成るものにも適用してもよいし、積層工
程における裁断で生じた繊維強化樹脂プリプレグシート
廃材以外のものを被破砕物としてもよい。即ち、加熱工
程前に製品として出荷できないと認識したもの（失敗作
等）を破砕再生する際においても、本発明を適用するこ
とができる。繊維強化樹脂プリプレグは、本実施形態の
ようなシート状のものの他、テープ状のもの、立体的
（塊状）のものにも適用し得る。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、繊維強化樹脂プリプレ
グ廃材を再生するため効率良く破砕することができると
ともに、熱分解して樹脂をガス化することなく繊維強化
樹脂プリプレグ廃材をマトリックス樹脂を含めて再生す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る破砕装置を示す一部断面図

【図２】本発明に係る破砕装置の破砕部を示す上面図

【図３】本発明に係る破砕装置の篩いを示す上面図

【符号の説明】

１…破砕装置 ２…破砕部 ３…ベルトコンベア（プリプレグシート供給部） ３ａ…モータ ３ｂ…プーリー ３ｃ…ベルト ４…加工粉散布部 ４ａ…ホッパー ４ｂ…スクリュコンベア ４ｃ…モータ ４ｄ…篩い ５…受け部 ６…モータ ７…ヘリカルボックス ８ａ、９ａ…破砕刃 ８ｂ、９ｂ…回転軸 １０…キャスター １１…載置台 １２…回転羽根 １３…孔 １４…調整孔 １５…開閉蓋 １６…スライド蓋 １７…視認窓 １８…２枚の板 Ａ…拡散室 Ｂ…ボックス部 Ｃ…回転軸 Ｔ…テンションプーリー ＳＷ１、ＳＷ２…スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維強化樹脂プリプレグ廃材を破砕する破
   砕刃を有する破砕部と、 該破砕部に繊維強化樹脂プリプレグ廃材を供給するプリ
   プレグシート供給部と、 前記繊維強化樹脂プリプレグを硬化させた成形品から得
   られる粉を前記破砕刃に散布する加工粉散布部と、 前記破砕部にて破砕された繊維強化樹脂プリプレグ廃材
   及び加工粉を受け得る受け部と、を有することを特徴と
   する繊維強化樹脂プリプレグ廃材の破砕装置。
2. 【請求項２】繊維強化樹脂プリプレグ廃材を破砕刃にて
   破砕するに際し、繊維強化樹脂プリプレグを硬化させた
   成形品から得られる粉を前記破砕刃に散布し、破砕され
   た繊維強化樹脂プリプレグ廃材及び前記粉を共に回収す
   ることを特徴とする繊維強化樹脂プリプレグ廃材の破砕
   回収方法。