JP2001347523A - 複合材の細分化方法および特性改善方法 - Google Patents
複合材の細分化方法および特性改善方法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/52—Mechanical processing of waste for the recovery of materials, e.g. crushing, shredding, separation or disassembly
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Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複合材を容易に細分化する処理ができる細分
化方法、および複合材の特性を変更する処理ができる特
性改善方法を提供することである。 【解決手段】 マトリックス樹脂と強化材とが複合され
る複合材に、マトリックス樹脂を劣化させる劣化処理を
して、クラックを発生させ、このようにクラックを発生
させた状態で所定の処理をすることによって、複合材を
好適に処理することができる。クラックが形成された複
合材を、破砕および粉砕処理することによって複合材を
好適に細分化処理することができるし、クラックが形成
された複合材を、クラックに充填物を充填する充填処理
することによって、複合材を好適に特性改善処理するこ
とができる。また劣化処理は、オゾン曝露処理、オゾン
および紫外線曝露処理、熱サイクル処理および急冷処理
によって実現できる。
化方法、および複合材の特性を変更する処理ができる特
性改善方法を提供することである。 【解決手段】 マトリックス樹脂と強化材とが複合され
る複合材に、マトリックス樹脂を劣化させる劣化処理を
して、クラックを発生させ、このようにクラックを発生
させた状態で所定の処理をすることによって、複合材を
好適に処理することができる。クラックが形成された複
合材を、破砕および粉砕処理することによって複合材を
好適に細分化処理することができるし、クラックが形成
された複合材を、クラックに充填物を充填する充填処理
することによって、複合材を好適に特性改善処理するこ
とができる。また劣化処理は、オゾン曝露処理、オゾン
および紫外線曝露処理、熱サイクル処理および急冷処理
によって実現できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マトリックス樹脂
と強化材とを複合して形成される複合材を好適に処理す
る方法に関する。
と強化材とを複合して形成される複合材を好適に処理す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】航空機および宇宙機の機体には、繊維強
化材にマトリックス樹脂を含浸した後硬化させて複合さ
れる複合材が用いられている。この複合材は、繊維強化
材およびマトリックス樹脂の種類を選択するなどして、
機械的強度など必要とされる所定の特性が得られるよう
にされている。またこのような複合材の細分化方法に
は、埋め立て、溶融、焼却および粉砕などがある。これ
らの方法のうち粉砕は、減容化することができるだけで
なく、粉砕された複合材はリサイクル性に優れており、
原料としての再利用が容易であり、種々の複合材に対し
て、粉砕して原料として利用するリサイクルシステムが
実用化されている。
化材にマトリックス樹脂を含浸した後硬化させて複合さ
れる複合材が用いられている。この複合材は、繊維強化
材およびマトリックス樹脂の種類を選択するなどして、
機械的強度など必要とされる所定の特性が得られるよう
にされている。またこのような複合材の細分化方法に
は、埋め立て、溶融、焼却および粉砕などがある。これ
らの方法のうち粉砕は、減容化することができるだけで
なく、粉砕された複合材はリサイクル性に優れており、
原料としての再利用が容易であり、種々の複合材に対し
て、粉砕して原料として利用するリサイクルシステムが
実用化されている。
【0003】特許第953560(特公昭53−356
66:特開昭51−24972)のゴムの粉砕処理方法
がある。このゴムの粉砕処理方法では、密閉容器内に加
硫されたゴムを入れるとともに、密閉容器内に加硫され
たゴムにくり返し剪断圧潰力および撹拌力を作用せしめ
る機構が設けられ、この機構によってゴムに前述の機械
的外力を与えながら、密閉容器内にオゾンと空気の混合
気体を送入して、加硫された状態にあるゴムを、オゾン
と空気の混合気体の雰囲気中で、機械的外力を作用させ
て、加硫ゴムを粉砕している。
66:特開昭51−24972)のゴムの粉砕処理方法
がある。このゴムの粉砕処理方法では、密閉容器内に加
硫されたゴムを入れるとともに、密閉容器内に加硫され
たゴムにくり返し剪断圧潰力および撹拌力を作用せしめ
る機構が設けられ、この機構によってゴムに前述の機械
的外力を与えながら、密閉容器内にオゾンと空気の混合
気体を送入して、加硫された状態にあるゴムを、オゾン
と空気の混合気体の雰囲気中で、機械的外力を作用させ
て、加硫ゴムを粉砕している。
【0004】また実開平5−18654のゴム廃棄物の
処理装置がある。この処理装置は、密閉形のタンクと、
タンク内にオゾンを発生させるオゾン発生器と、タンク
内に収納したゴム廃棄物を加振する装置とよりなり、タ
ンク内の架台上にゴム廃棄物を束ねて載置し、これらを
吊り材に連結し、タンク内にオゾンを発生させた状態
で、加振装置によってゴム廃棄物に振動を与える。
処理装置がある。この処理装置は、密閉形のタンクと、
タンク内にオゾンを発生させるオゾン発生器と、タンク
内に収納したゴム廃棄物を加振する装置とよりなり、タ
ンク内の架台上にゴム廃棄物を束ねて載置し、これらを
吊り材に連結し、タンク内にオゾンを発生させた状態
で、加振装置によってゴム廃棄物に振動を与える。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】複合材は、マトリック
ス樹脂が硬化されると、マトリックス樹脂中に後から他
の物質を混入させることができず、マトリックスが硬化
され後に特性を変更することができず、好適な特性改善
処理をすることができなかった。
ス樹脂が硬化されると、マトリックス樹脂中に後から他
の物質を混入させることができず、マトリックスが硬化
され後に特性を変更することができず、好適な特性改善
処理をすることができなかった。
【0006】また複合材は廃棄処理として粉砕すること
が好ましいけれども、航空機および宇宙機などに用いら
れる複合材は、特有の厳しい軽量化および高性能化の要
求に応えるために、高比強度および高比剛性に形成され
ており、粉砕が困難であって時間を要するだけでなく、
大きな騒音を発生するうえ、粉砕に費やされるエネルギ
も膨大であり、かつ設備の摩耗が大きくなってしまう。
したがって複合材を容易に粉砕することができず、好適
な廃棄処理をすることができなかった。
が好ましいけれども、航空機および宇宙機などに用いら
れる複合材は、特有の厳しい軽量化および高性能化の要
求に応えるために、高比強度および高比剛性に形成され
ており、粉砕が困難であって時間を要するだけでなく、
大きな騒音を発生するうえ、粉砕に費やされるエネルギ
も膨大であり、かつ設備の摩耗が大きくなってしまう。
したがって複合材を容易に粉砕することができず、好適
な廃棄処理をすることができなかった。
【0007】特許第953560および実開平5−18
654の技術は、複合材の廃棄処理のための技術でな
く、ゴムの廃棄処理のための技術であって、この処理方
法をそのまま複合材の廃棄処理に適用しても廃棄処理す
ることができない。具体的には、上述のように高比強度
および高比剛性の複合材では、オゾンに曝露しながら揉
むまたは振動させるようにしても、その複合材を粉砕す
ることができない。
654の技術は、複合材の廃棄処理のための技術でな
く、ゴムの廃棄処理のための技術であって、この処理方
法をそのまま複合材の廃棄処理に適用しても廃棄処理す
ることができない。具体的には、上述のように高比強度
および高比剛性の複合材では、オゾンに曝露しながら揉
むまたは振動させるようにしても、その複合材を粉砕す
ることができない。
【0008】本発明の目的は、複合材の特性を変更する
ことができる複合材の特性改善方法を提供することであ
る。
ことができる複合材の特性改善方法を提供することであ
る。
【0009】また本発明の目的は、複合材を容易に粉砕
することができる複合材の細分化方法を提供することで
ある。
することができる複合材の細分化方法を提供することで
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明
は、マトリックス樹脂と強化材とが複合される複合材
に、マトリックス樹脂を劣化させる劣化処理をして、ク
ラックを発生させ、クラックが形成された複合材を、破
砕および粉砕処理することを特徴とする複合材の細分化
方法である。
は、マトリックス樹脂と強化材とが複合される複合材
に、マトリックス樹脂を劣化させる劣化処理をして、ク
ラックを発生させ、クラックが形成された複合材を、破
砕および粉砕処理することを特徴とする複合材の細分化
方法である。
【0011】本発明に従えば、複合材は、マトリックス
樹脂を劣化させる劣化処理がされて、マトリックス樹脂
にクラックが発生されるので、複合材が全体として脆弱
化して剪断強度が低下する。このようにクラックの発生
によって剪断強度が低下した状態で、複合材が破砕およ
び粉砕処理される。これによって複合材を容易に破砕お
よび粉砕して細分化することができ、複合材が航空機お
よび宇宙機などに用いられる高比強度および高比剛性の
複合材であっても、容易に細分化することができ、短時
間で、大きな騒音を発生することなく破砕および粉砕す
ることができ、しかも破砕および粉砕に要するエネルギ
も少なく、かつ設備の摩耗も小さくなる。
樹脂を劣化させる劣化処理がされて、マトリックス樹脂
にクラックが発生されるので、複合材が全体として脆弱
化して剪断強度が低下する。このようにクラックの発生
によって剪断強度が低下した状態で、複合材が破砕およ
び粉砕処理される。これによって複合材を容易に破砕お
よび粉砕して細分化することができ、複合材が航空機お
よび宇宙機などに用いられる高比強度および高比剛性の
複合材であっても、容易に細分化することができ、短時
間で、大きな騒音を発生することなく破砕および粉砕す
ることができ、しかも破砕および粉砕に要するエネルギ
も少なく、かつ設備の摩耗も小さくなる。
【0012】請求項2記載の本発明は、前記劣化処理
は、オゾンを含む雰囲気中に複合材を放置するオゾン曝
露処理であることを特徴とする。
は、オゾンを含む雰囲気中に複合材を放置するオゾン曝
露処理であることを特徴とする。
【0013】本発明に従えば、複合材は、オゾンを含む
雰囲気中に放置するオゾン曝露処理されて、マトリック
ス樹脂が劣化されるので、放置するだけの簡単な作業に
よって、複合材の全体に、むら無くほぼ均一に分散する
ようにクラックを発生させることができる。しかも複合
材が複雑な形状であってもむら無く劣化処理できる。し
たがって破砕および粉砕処理することによって、ほぼ均
一な大きさの細かい小片に容易に細分化することができ
る。しかも破砕および粉砕処理は、オゾン曝露処理後、
オゾンを含む雰囲気から取り出して処理することがで
き、破砕および粉砕処理に用いる装置および機器などが
オゾン曝露されることがないので、その装置および機器
などの取扱いが容易である。
雰囲気中に放置するオゾン曝露処理されて、マトリック
ス樹脂が劣化されるので、放置するだけの簡単な作業に
よって、複合材の全体に、むら無くほぼ均一に分散する
ようにクラックを発生させることができる。しかも複合
材が複雑な形状であってもむら無く劣化処理できる。し
たがって破砕および粉砕処理することによって、ほぼ均
一な大きさの細かい小片に容易に細分化することができ
る。しかも破砕および粉砕処理は、オゾン曝露処理後、
オゾンを含む雰囲気から取り出して処理することがで
き、破砕および粉砕処理に用いる装置および機器などが
オゾン曝露されることがないので、その装置および機器
などの取扱いが容易である。
【0014】請求項3記載の本発明は、前記劣化処理
は、オゾンを含む雰囲気中に複合材を放置するととも
に、複合材に紫外線を照射するオゾンおよび紫外線曝露
処理であることを特徴とする。
は、オゾンを含む雰囲気中に複合材を放置するととも
に、複合材に紫外線を照射するオゾンおよび紫外線曝露
処理であることを特徴とする。
【0015】本発明に従えば、複合材は、オゾンを含む
雰囲気中に放置するとともに紫外線を照射するオゾンお
よび紫外線曝露処理されて、マトリックス樹脂が劣化さ
れるので、放置するだけの簡単な作業によって、複合材
の全体に、むら無くほぼ均一に分散するようにクラック
を発生させることができる。しかも複合材が複雑な形状
であっても、むら無く劣化処理できる。したがって破砕
および粉砕処理することによって、ほぼ均一な大きさの
細かい小片に容易に細分化することができる。しかも紫
外線によって、複合材の表面付近のマトリックス樹脂の
分子鎖を直接切断でき、より短時間により多くのクラッ
クを発生させることができる。さらに破砕および粉砕処
理は、オゾンおよび紫外線曝露処理後、オゾンを含む雰
囲気および紫外線照射領域から取り出して処理すること
ができ、破砕および粉砕処理に用いる装置および機器な
どがオゾンおよび紫外線曝露されることがないので、そ
の装置および機器などの取扱いが容易である。
雰囲気中に放置するとともに紫外線を照射するオゾンお
よび紫外線曝露処理されて、マトリックス樹脂が劣化さ
れるので、放置するだけの簡単な作業によって、複合材
の全体に、むら無くほぼ均一に分散するようにクラック
を発生させることができる。しかも複合材が複雑な形状
であっても、むら無く劣化処理できる。したがって破砕
および粉砕処理することによって、ほぼ均一な大きさの
細かい小片に容易に細分化することができる。しかも紫
外線によって、複合材の表面付近のマトリックス樹脂の
分子鎖を直接切断でき、より短時間により多くのクラッ
クを発生させることができる。さらに破砕および粉砕処
理は、オゾンおよび紫外線曝露処理後、オゾンを含む雰
囲気および紫外線照射領域から取り出して処理すること
ができ、破砕および粉砕処理に用いる装置および機器な
どがオゾンおよび紫外線曝露されることがないので、そ
の装置および機器などの取扱いが容易である。
【0016】請求項4記載の本発明は、前記劣化処理
は、マトリックス樹脂が変質しない温度範囲内で複合材
の加熱および冷却を繰り返す熱サイクル処理であること
を特徴とする。
は、マトリックス樹脂が変質しない温度範囲内で複合材
の加熱および冷却を繰り返す熱サイクル処理であること
を特徴とする。
【0017】本発明に従えば、複合材は、加熱および冷
却を繰り返す熱サイクル処理されてマトリックス樹脂が
劣化されるので、複合材にクラックを発生させることが
できる。この熱サイクル処理は、複合材の全体に施すこ
とが可能であるだけでなく、局所的に施すことが可能で
ある。したがって複合材の全体を熱サイクル処理するこ
とによって全体にほぼ均一にクラックを発生させること
ができ、局所的に熱サイクル処理することによって局所
的にクラックを発生させることができる。このように熱
サイクル処理した後、破砕および粉砕処理することによ
って、熱サイクル処理に応じて複合材を細分化すること
ができる。さらに破砕および粉砕処理は、熱サイクル処
理後、熱サイクル処理とは別途に処理することができ、
破砕および粉砕処理に用いる装置および機器などが加熱
および冷却を繰り返されることがないので、その装置お
よび機器などの取扱いが容易である。
却を繰り返す熱サイクル処理されてマトリックス樹脂が
劣化されるので、複合材にクラックを発生させることが
できる。この熱サイクル処理は、複合材の全体に施すこ
とが可能であるだけでなく、局所的に施すことが可能で
ある。したがって複合材の全体を熱サイクル処理するこ
とによって全体にほぼ均一にクラックを発生させること
ができ、局所的に熱サイクル処理することによって局所
的にクラックを発生させることができる。このように熱
サイクル処理した後、破砕および粉砕処理することによ
って、熱サイクル処理に応じて複合材を細分化すること
ができる。さらに破砕および粉砕処理は、熱サイクル処
理後、熱サイクル処理とは別途に処理することができ、
破砕および粉砕処理に用いる装置および機器などが加熱
および冷却を繰り返されることがないので、その装置お
よび機器などの取扱いが容易である。
【0018】請求項5記載の本発明は、前記劣化処理
は、マトリックス樹脂が変質しない温度範囲内で複合材
を加熱した後に急冷する急冷処理であることを特徴とす
る急冷処理であることを特徴とする。
は、マトリックス樹脂が変質しない温度範囲内で複合材
を加熱した後に急冷する急冷処理であることを特徴とす
る急冷処理であることを特徴とする。
【0019】本発明に従えば、複合材は、加熱した後に
急冷する急冷処理されてマトリックス樹脂が劣化され
る。この急冷処理は、複合材の全体に施すことが可能で
あるだけでなく、局所的に施すことが可能である。した
がって複合材の全体を急冷処理することによって全体に
ほぼ均一にクラックを発生させることができ、局所的に
急冷処理することによって局所的にクラックを発生させ
ることができる。このように急冷処理した後、破砕およ
び粉砕処理することによって、急冷処理に応じて複合材
を細分化することができる。さらに破砕および粉砕処理
は、急冷処理後、急冷処理とは別途に処理することがで
き、破砕および粉砕処理に用いる装置および機器などが
加熱および冷却を繰り返されることがないので、その装
置および機器などの取扱いが容易である。
急冷する急冷処理されてマトリックス樹脂が劣化され
る。この急冷処理は、複合材の全体に施すことが可能で
あるだけでなく、局所的に施すことが可能である。した
がって複合材の全体を急冷処理することによって全体に
ほぼ均一にクラックを発生させることができ、局所的に
急冷処理することによって局所的にクラックを発生させ
ることができる。このように急冷処理した後、破砕およ
び粉砕処理することによって、急冷処理に応じて複合材
を細分化することができる。さらに破砕および粉砕処理
は、急冷処理後、急冷処理とは別途に処理することがで
き、破砕および粉砕処理に用いる装置および機器などが
加熱および冷却を繰り返されることがないので、その装
置および機器などの取扱いが容易である。
【0020】請求項6記載の本発明は、劣化処理した複
合材に吸湿させる吸湿処理をし、破砕および粉砕処理す
ることを特徴とする。
合材に吸湿させる吸湿処理をし、破砕および粉砕処理す
ることを特徴とする。
【0021】本発明に従えば、複合材は、劣化処理後
に、複合材に吸湿させる吸湿処理され、破砕および粉砕
処理される。このように劣化処理された後、破砕および
粉砕処理される前に、複合材は、吸湿処理されてクラッ
ク内に水が浸入する。このようにクラック内に水が浸入
することによって、複合材のマトリックス樹脂の劣化を
さらに促進して、クラックを進展させることができる。
したがってさらに破砕および粉砕処理を容易にすること
ができる。この吸湿処理は、複合材全体に施してもよ
く、また局所的に施してもよく、吸湿処理を施した部分
のクラックを進展させることができる。
に、複合材に吸湿させる吸湿処理され、破砕および粉砕
処理される。このように劣化処理された後、破砕および
粉砕処理される前に、複合材は、吸湿処理されてクラッ
ク内に水が浸入する。このようにクラック内に水が浸入
することによって、複合材のマトリックス樹脂の劣化を
さらに促進して、クラックを進展させることができる。
したがってさらに破砕および粉砕処理を容易にすること
ができる。この吸湿処理は、複合材全体に施してもよ
く、また局所的に施してもよく、吸湿処理を施した部分
のクラックを進展させることができる。
【0022】請求項7記載の本発明は、吸湿処理した複
合材に氷点以下の温度に冷却する凍結処理をし、破砕お
よび粉砕処理することを特徴とする。
合材に氷点以下の温度に冷却する凍結処理をし、破砕お
よび粉砕処理することを特徴とする。
【0023】本発明に従えば、複合材は、吸湿処理後
に、氷点下の温度に冷却される凍結処理され、破砕およ
び粉砕処理される。このように劣化処理されてかつ吸湿
処理された後、破砕および粉砕処理される前に、複合材
は、凍結処理されてクラック内に浸入した水が凍結す
る。このようにクラック内の水が凍結することによっ
て、水が膨張して体積を増加させ、クラックを拡大させ
ることができる。したがってさらに破砕および粉砕処理
を容易にすることができる。凍結処理は、複合材全体に
施してもよく、また局所的にほどこしてもよく、凍結処
理を施した部分のクラックを拡大させることができる。
に、氷点下の温度に冷却される凍結処理され、破砕およ
び粉砕処理される。このように劣化処理されてかつ吸湿
処理された後、破砕および粉砕処理される前に、複合材
は、凍結処理されてクラック内に浸入した水が凍結す
る。このようにクラック内の水が凍結することによっ
て、水が膨張して体積を増加させ、クラックを拡大させ
ることができる。したがってさらに破砕および粉砕処理
を容易にすることができる。凍結処理は、複合材全体に
施してもよく、また局所的にほどこしてもよく、凍結処
理を施した部分のクラックを拡大させることができる。
【0024】請求項8記載の本発明は、マトリックス樹
脂と強化材とが複合される複合材に、マトリックス樹脂
を劣化させる劣化処理をして、クラックを発生させ、形
成されたクラック内に所定の機能を与えるための充填物
を充填する充填処理をすることを特徴とする複合材の特
性改善方法である。
脂と強化材とが複合される複合材に、マトリックス樹脂
を劣化させる劣化処理をして、クラックを発生させ、形
成されたクラック内に所定の機能を与えるための充填物
を充填する充填処理をすることを特徴とする複合材の特
性改善方法である。
【0025】本発明に従えば、複合材は、マトリックス
樹脂を劣化させる劣化処理がされて、マトリックス樹脂
にクラックが発生される。このように劣化処理してクラ
ックを発生させることによって、マトリックス樹脂に充
填物を充填することができる微細な空隙を形成すること
ができる。この微細な空隙が形成された複合材が、所定
の機能を与えるための充填物を、クラック内に具体的に
は空隙に充填する充填処理される。これによって空隙に
充填する充填物を選択することによって、この充填物に
応じた特性が複合材に得られる。このようにマトリック
ス樹脂が硬化された後の複合材のマトリックス樹脂内に
充填物を充填することができ、複合材の特性を変更する
ことができる。したがって用途に応じた要求を満たすこ
とができるように、特性を改善することができる。
樹脂を劣化させる劣化処理がされて、マトリックス樹脂
にクラックが発生される。このように劣化処理してクラ
ックを発生させることによって、マトリックス樹脂に充
填物を充填することができる微細な空隙を形成すること
ができる。この微細な空隙が形成された複合材が、所定
の機能を与えるための充填物を、クラック内に具体的に
は空隙に充填する充填処理される。これによって空隙に
充填する充填物を選択することによって、この充填物に
応じた特性が複合材に得られる。このようにマトリック
ス樹脂が硬化された後の複合材のマトリックス樹脂内に
充填物を充填することができ、複合材の特性を変更する
ことができる。したがって用途に応じた要求を満たすこ
とができるように、特性を改善することができる。
【0026】請求項9記載の本発明は、前記劣化処理
は、オゾンを含む雰囲気中に複合材を放置するオゾン曝
露処理であることを特徴とする。
は、オゾンを含む雰囲気中に複合材を放置するオゾン曝
露処理であることを特徴とする。
【0027】本発明に従えば、複合材は、オゾンを含む
雰囲気中に放置するオゾン曝露処理されて、マトリック
ス樹脂が劣化されるので、放置するだけの簡単な作業に
よって、複合材の全体に、むら無くほぼ均一に分散する
ようにクラックを発生させることができる。しかも複合
材が複雑な形状であっても、むら無く劣化処理できる。
したがって複合材全体に、ほぼ均一に充填物を充填する
ことができ、ほぼ均一に特性を改善することができる。
しかも充填処理は、オゾン曝露処理後、オゾンを含む雰
囲気から取り出して処理することができ、充填処理に用
いる装置および機器などがオゾン曝露されることがない
ので、その装置および機器などの取扱いが容易である。
雰囲気中に放置するオゾン曝露処理されて、マトリック
ス樹脂が劣化されるので、放置するだけの簡単な作業に
よって、複合材の全体に、むら無くほぼ均一に分散する
ようにクラックを発生させることができる。しかも複合
材が複雑な形状であっても、むら無く劣化処理できる。
したがって複合材全体に、ほぼ均一に充填物を充填する
ことができ、ほぼ均一に特性を改善することができる。
しかも充填処理は、オゾン曝露処理後、オゾンを含む雰
囲気から取り出して処理することができ、充填処理に用
いる装置および機器などがオゾン曝露されることがない
ので、その装置および機器などの取扱いが容易である。
【0028】請求項10記載の本発明は、前記劣化処理
は、オゾンを含む雰囲気中に複合材を放置するととも
に、複合材に紫外線を照射するオゾンおよび紫外線曝露
処理であることを特徴とする。
は、オゾンを含む雰囲気中に複合材を放置するととも
に、複合材に紫外線を照射するオゾンおよび紫外線曝露
処理であることを特徴とする。
【0029】本発明に従えば、複合材は、オゾンを含む
雰囲気中に放置するとともに紫外線を照射するオゾンお
よび紫外線曝露処理されて、マトリックス樹脂が劣化さ
れるので、放置するだけの簡単な作業によって、むら無
く複合材の全体に、ほぼ均一に分散するようにクラック
を発生させることができる。しかも複合材が複雑な形状
であっても、むら無く劣化処理できる。したがって複合
材全体に、ほぼ均一に充填物を充填することができ、ほ
ぼ均一に特性を改善することができる。しかも紫外線に
よって複合材の表面付近のマトリックス樹脂の分子鎖を
直接切断でき、より短時間により多くのクラックを発生
させることができる。さらに充填処理は、オゾン曝露処
理後、オゾンを含む雰囲気から取り出して処理すること
ができ、充填処理に用いる装置および機器などがオゾン
および紫外線曝露されることがないので、その装置およ
び機器などの取扱いが容易である。
雰囲気中に放置するとともに紫外線を照射するオゾンお
よび紫外線曝露処理されて、マトリックス樹脂が劣化さ
れるので、放置するだけの簡単な作業によって、むら無
く複合材の全体に、ほぼ均一に分散するようにクラック
を発生させることができる。しかも複合材が複雑な形状
であっても、むら無く劣化処理できる。したがって複合
材全体に、ほぼ均一に充填物を充填することができ、ほ
ぼ均一に特性を改善することができる。しかも紫外線に
よって複合材の表面付近のマトリックス樹脂の分子鎖を
直接切断でき、より短時間により多くのクラックを発生
させることができる。さらに充填処理は、オゾン曝露処
理後、オゾンを含む雰囲気から取り出して処理すること
ができ、充填処理に用いる装置および機器などがオゾン
および紫外線曝露されることがないので、その装置およ
び機器などの取扱いが容易である。
【0030】請求項11記載の本発明は、前記劣化処理
は、マトリックス樹脂が変質しない温度範囲内で複合材
の加熱および冷却を繰り返す熱サイクル処理であること
を特徴とする。
は、マトリックス樹脂が変質しない温度範囲内で複合材
の加熱および冷却を繰り返す熱サイクル処理であること
を特徴とする。
【0031】本発明に従えば、複合材は、加熱および冷
却を繰り返す熱サイクル処理されてマトリックス樹脂が
劣化される。この熱サイクル処理は、複合材の全体に施
すことが可能であるだけでなく、局所的に施すことが可
能である。したがって複合材の全体を熱サイクル処理す
ることによって全体にほぼ均一にクラックを発生させる
ことができ、局所的に熱サイクル処理することによって
局所的にクラックを発生させることができる。このよう
に熱サイクル処理した後、充填処理することによって、
熱サイクル処理に応じて複合材の特性を改善することが
でき、たとえば局所的に特性を改善することができる。
さらに充填処理は、熱サイクル処理後、熱サイクル処理
とは別途に処理することができ、充填処理に用いる装置
および機器などが加熱および冷却を繰り返されることが
ないので、その装置および機器などの取扱いが容易であ
る。
却を繰り返す熱サイクル処理されてマトリックス樹脂が
劣化される。この熱サイクル処理は、複合材の全体に施
すことが可能であるだけでなく、局所的に施すことが可
能である。したがって複合材の全体を熱サイクル処理す
ることによって全体にほぼ均一にクラックを発生させる
ことができ、局所的に熱サイクル処理することによって
局所的にクラックを発生させることができる。このよう
に熱サイクル処理した後、充填処理することによって、
熱サイクル処理に応じて複合材の特性を改善することが
でき、たとえば局所的に特性を改善することができる。
さらに充填処理は、熱サイクル処理後、熱サイクル処理
とは別途に処理することができ、充填処理に用いる装置
および機器などが加熱および冷却を繰り返されることが
ないので、その装置および機器などの取扱いが容易であ
る。
【0032】請求項12記載の本発明は、前記劣化処理
は、マトリックス樹脂が変質しない温度範囲内で複合材
を加熱した後に急冷する急冷処理であることを特徴とす
る急冷処理であることを特徴とする。
は、マトリックス樹脂が変質しない温度範囲内で複合材
を加熱した後に急冷する急冷処理であることを特徴とす
る急冷処理であることを特徴とする。
【0033】本発明に従えば、複合材は、加熱した後に
急冷する急冷処理されてマトリックス樹脂が劣化され
る。この急冷処理は、複合材の全体に施すことが可能で
あるだけでなく、局所的に施すことが可能である。した
がって複合材の全体を急冷処理することによって全体に
ほぼ均一にクラックを発生させることができ、局所的に
急冷処理することによって局所的にクラックを発生させ
ることができる。このように急冷処理した後、充填処理
することによって、急冷処理に応じて複合材の特性を改
善することができ、たとえば局所的に特性を改善するこ
とができる。さらに充填処理は、急冷処理後、急冷処理
とは別途に処理することができ、充填処理に用いる装置
および機器などが急冷されることがないので、その装置
および機器などの取扱いが容易である。
急冷する急冷処理されてマトリックス樹脂が劣化され
る。この急冷処理は、複合材の全体に施すことが可能で
あるだけでなく、局所的に施すことが可能である。した
がって複合材の全体を急冷処理することによって全体に
ほぼ均一にクラックを発生させることができ、局所的に
急冷処理することによって局所的にクラックを発生させ
ることができる。このように急冷処理した後、充填処理
することによって、急冷処理に応じて複合材の特性を改
善することができ、たとえば局所的に特性を改善するこ
とができる。さらに充填処理は、急冷処理後、急冷処理
とは別途に処理することができ、充填処理に用いる装置
および機器などが急冷されることがないので、その装置
および機器などの取扱いが容易である。
【0034】請求項13記載の本発明は、劣化処理した
複合材に吸湿させる吸湿処理をし、破砕および粉砕処理
することを特徴とする。
複合材に吸湿させる吸湿処理をし、破砕および粉砕処理
することを特徴とする。
【0035】本発明に従えば、複合材は、劣化処理後
に、複合材に吸湿させる吸湿処理され、充填処理され
る。このように劣化処理された後、充填処理される前
に、複合材は、吸湿処理されてクラック内に水が浸入す
る。このようにクラック内に水が浸入することによっ
て、複合材のマトリックス樹脂の劣化をさらに促進し
て、クラックを進展させることができる。したがってさ
らに充填物の充填領域を広げることができ、特性改善を
容易にすることができる。この吸湿処理は、複合材全体
に施してもよく、また局所的に施してもよく、吸湿処理
を施した部分のクラックを進展させることができる。
に、複合材に吸湿させる吸湿処理され、充填処理され
る。このように劣化処理された後、充填処理される前
に、複合材は、吸湿処理されてクラック内に水が浸入す
る。このようにクラック内に水が浸入することによっ
て、複合材のマトリックス樹脂の劣化をさらに促進し
て、クラックを進展させることができる。したがってさ
らに充填物の充填領域を広げることができ、特性改善を
容易にすることができる。この吸湿処理は、複合材全体
に施してもよく、また局所的に施してもよく、吸湿処理
を施した部分のクラックを進展させることができる。
【0036】請求項14記載の本発明は、吸湿処理した
複合材に氷点以下の温度に冷却する凍結処理をし、破砕
および粉砕処理することを特徴とする。
複合材に氷点以下の温度に冷却する凍結処理をし、破砕
および粉砕処理することを特徴とする。
【0037】本発明に従えば、複合材は、吸湿処理後
に、氷点下の温度に冷却される凍結処理され、充填処理
される。このように劣化処理されてかつ吸湿処理された
後、充填処理される前に、複合材は、凍結処理されてク
ラック内に浸入した水が凍結する。このようにクラック
内の水が凍結することによって、水が膨張して体積を増
加させ、クラックを拡大させることができる。したがっ
てさらに充填物の充填を容易にし、特性改善をさらに容
易にすることができる。この凍結処理は、複合材全体に
施してもよく、また局所的に施してもよく、凍結処理を
施した部分のクラックを進展させることができる。
に、氷点下の温度に冷却される凍結処理され、充填処理
される。このように劣化処理されてかつ吸湿処理された
後、充填処理される前に、複合材は、凍結処理されてク
ラック内に浸入した水が凍結する。このようにクラック
内の水が凍結することによって、水が膨張して体積を増
加させ、クラックを拡大させることができる。したがっ
てさらに充填物の充填を容易にし、特性改善をさらに容
易にすることができる。この凍結処理は、複合材全体に
施してもよく、また局所的に施してもよく、凍結処理を
施した部分のクラックを進展させることができる。
【0038】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
複合材の細分化方法を示すフローチャートであり、図2
は、細分化方法によって処理される複合材1の一例を示
す断面図である。本実施の形態の細分化方法は、マトリ
ックス樹脂3と強化材3とが複合される複合材1を、好
適に細分化するための方法である。複合材1は、たとえ
ば航空機および宇宙機の機体を構成する高比強度および
高比剛性の複合材であり、たとえば強化材3にマトリッ
クス樹脂2を含浸して硬化させて形成されている。
複合材の細分化方法を示すフローチャートであり、図2
は、細分化方法によって処理される複合材1の一例を示
す断面図である。本実施の形態の細分化方法は、マトリ
ックス樹脂3と強化材3とが複合される複合材1を、好
適に細分化するための方法である。複合材1は、たとえ
ば航空機および宇宙機の機体を構成する高比強度および
高比剛性の複合材であり、たとえば強化材3にマトリッ
クス樹脂2を含浸して硬化させて形成されている。
【0039】強化材3は、繊維4を所定の方向に配向さ
せて構成される繊維材である。繊維は、たとえば炭素繊
維、炭化ケイ素繊維およびアルミナ繊維であってもよい
し、その他の繊維であってもよい。また繊維の配向は、
同一の方向に引揃えられてもよいし、同一面内で複数の
方向に延びてもよいし、立体的に組織されてもよい。ま
たマトリックス樹脂2は、熱可塑性樹脂であってもよ
く、たとえばビスマレイミド系樹脂、具体的にはイミド
化オリゴマの付加重合型熱可塑性ビスマレイミド樹脂で
あってもよいし、熱硬化性樹脂であってもよく、たとえ
ばエポキシ系樹脂であってもよいし、例示した樹脂以外
の樹脂であってもよい。
せて構成される繊維材である。繊維は、たとえば炭素繊
維、炭化ケイ素繊維およびアルミナ繊維であってもよい
し、その他の繊維であってもよい。また繊維の配向は、
同一の方向に引揃えられてもよいし、同一面内で複数の
方向に延びてもよいし、立体的に組織されてもよい。ま
たマトリックス樹脂2は、熱可塑性樹脂であってもよ
く、たとえばビスマレイミド系樹脂、具体的にはイミド
化オリゴマの付加重合型熱可塑性ビスマレイミド樹脂で
あってもよいし、熱硬化性樹脂であってもよく、たとえ
ばエポキシ系樹脂であってもよいし、例示した樹脂以外
の樹脂であってもよい。
【0040】このような複合材1を細分化する細分化方
法は、オゾン曝露処理工程と、吸湿処理工程と、凍結処
理工程と、破砕および粉砕処理工程とを含む。この細分
化方法に従う細分化処理は、細分化すべき複合材1が生
じたときにステップa0で開始され、まずステップa1
のオゾン曝露処理工程が行われる。このオゾン曝露処理
は、複合材1のマトリックス樹脂2を劣化させる劣化処
理であって、オゾンを含む雰囲気中に複合材1を放置し
てオゾンに曝露させる操作である。
法は、オゾン曝露処理工程と、吸湿処理工程と、凍結処
理工程と、破砕および粉砕処理工程とを含む。この細分
化方法に従う細分化処理は、細分化すべき複合材1が生
じたときにステップa0で開始され、まずステップa1
のオゾン曝露処理工程が行われる。このオゾン曝露処理
は、複合材1のマトリックス樹脂2を劣化させる劣化処
理であって、オゾンを含む雰囲気中に複合材1を放置し
てオゾンに曝露させる操作である。
【0041】このオゾン曝露は、所定の条件下で、所定
時間行われ、たとえば密閉容器に空気とオゾンとの混合
気を満たし、この容器内に複合材1を放置する。密閉容
器内の混合気は、たとえば常温および常圧であり、オゾ
ン濃度が6μg/l以上120mg/l以下(5ppm
以上100000ppm以下)である。常温とは、人為
的に加熱および冷却しない温度であり、常圧とは、人為
的に加圧および減圧しない圧力(大気圧)である。曝露
時間は、たとえば24時間以上100時間以下である。
時間行われ、たとえば密閉容器に空気とオゾンとの混合
気を満たし、この容器内に複合材1を放置する。密閉容
器内の混合気は、たとえば常温および常圧であり、オゾ
ン濃度が6μg/l以上120mg/l以下(5ppm
以上100000ppm以下)である。常温とは、人為
的に加熱および冷却しない温度であり、常圧とは、人為
的に加圧および減圧しない圧力(大気圧)である。曝露
時間は、たとえば24時間以上100時間以下である。
【0042】このようなオゾン曝露処理によって、複合
材1のマトリックス樹脂2に微細クラック5を発生(導
入)させる。この微細なクラック5を発生させることに
よって、マトリックス樹脂2に微細な空隙が形成され
る。
材1のマトリックス樹脂2に微細クラック5を発生(導
入)させる。この微細なクラック5を発生させることに
よって、マトリックス樹脂2に微細な空隙が形成され
る。
【0043】このステップa1のオゾン曝露処理後、ス
テップa2の吸湿処理工程に移行する。吸湿処理は、複
合材1に吸湿、換言すれば水を吸収させる操作である。
この吸湿処理は、所定の条件で、高湿度の雰囲気中に複
合材1を放置し、または水中に複合材1を浸漬して、複
合材1に吸湿させる操作である。本実施の形態では、複
合材1を高湿度の空気中に複合材を放置して行われ、た
とえば密閉容器に、温度90℃かつ相対湿度100%の
空気を満たし、この容器内に複合材1を放置する。この
容器内に放置する吸湿時間は、たとえば約24時間であ
る。このようにして複合材1に吸湿させることによっ
て、オゾン曝露処理によって形成されたクラック5によ
る空隙に水を浸入させることができる。このように空隙
への水の浸入によってさらにマトリックス樹脂2が劣化
され、クラック5を進展させることができる。
テップa2の吸湿処理工程に移行する。吸湿処理は、複
合材1に吸湿、換言すれば水を吸収させる操作である。
この吸湿処理は、所定の条件で、高湿度の雰囲気中に複
合材1を放置し、または水中に複合材1を浸漬して、複
合材1に吸湿させる操作である。本実施の形態では、複
合材1を高湿度の空気中に複合材を放置して行われ、た
とえば密閉容器に、温度90℃かつ相対湿度100%の
空気を満たし、この容器内に複合材1を放置する。この
容器内に放置する吸湿時間は、たとえば約24時間であ
る。このようにして複合材1に吸湿させることによっ
て、オゾン曝露処理によって形成されたクラック5によ
る空隙に水を浸入させることができる。このように空隙
への水の浸入によってさらにマトリックス樹脂2が劣化
され、クラック5を進展させることができる。
【0044】このステップa2の吸湿処理後、ステップ
a3の凍結処理工程に移行する。凍結処理は、複合材1
に氷点以下の温度に冷却する操作である。たとえば吸湿
した複合材1を液体窒素中に投入して浸漬する。これに
よって複合材1とともに、クラック5内の水が氷点下の
温度に冷却されて凍結する。このようにクラック5内の
水を凍結させることによって、この水が膨張して体積を
増加させるので、クラック5を拡大させることができ
る。
a3の凍結処理工程に移行する。凍結処理は、複合材1
に氷点以下の温度に冷却する操作である。たとえば吸湿
した複合材1を液体窒素中に投入して浸漬する。これに
よって複合材1とともに、クラック5内の水が氷点下の
温度に冷却されて凍結する。このようにクラック5内の
水を凍結させることによって、この水が膨張して体積を
増加させるので、クラック5を拡大させることができ
る。
【0045】このステップa3の凍結処理後、ステップ
a4の破砕および粉砕処理工程に移行する。破砕および
粉砕処理は、複合材に、機械的に外力を与えて、複合材
1を細かく砕く操作である。この破砕および粉砕は、た
とえば、一般に市販される粉砕装置を用いて行われる。
粉砕装置には、破砕機、中間粉砕機および微粉砕機など
があり、これら装置は、回転刃によって細かく砕く装
置、回転ハンマによって細かく砕く装置、ローラによっ
て細かく砕く装置および媒体と一緒に撹拌して細かく砕
く装置などがある。このような装置を適宜選択して用
い、複合材1が破砕および粉砕され、たとえば10mm
程度の大きさの小片に細分化される。このステップa4
の破砕および粉砕処理が終了すると、ステップa5に移
行して、複合材1の細分化処理が終了する。
a4の破砕および粉砕処理工程に移行する。破砕および
粉砕処理は、複合材に、機械的に外力を与えて、複合材
1を細かく砕く操作である。この破砕および粉砕は、た
とえば、一般に市販される粉砕装置を用いて行われる。
粉砕装置には、破砕機、中間粉砕機および微粉砕機など
があり、これら装置は、回転刃によって細かく砕く装
置、回転ハンマによって細かく砕く装置、ローラによっ
て細かく砕く装置および媒体と一緒に撹拌して細かく砕
く装置などがある。このような装置を適宜選択して用
い、複合材1が破砕および粉砕され、たとえば10mm
程度の大きさの小片に細分化される。このステップa4
の破砕および粉砕処理が終了すると、ステップa5に移
行して、複合材1の細分化処理が終了する。
【0046】図3は、複合材の生成から廃棄までの流れ
を示すフローチャートである。複合材は、ステップb0
で複合材成形部品の需要が生じると、ステップb1で製
造され、この複合材を用いて成形部品が製造される。複
合材の成形部品は、まずプリプレグを製造し、このプリ
プレグを裁断し、裁断したプリプレグを積層および硬化
して成形するとともに、必要に応じて機械加工を施して
製造される。このようにステップb1で製造された成形
部品は、ステップb2において運用される。この運用中
に、成形部品は、たとえば老化および外力の作用などに
よって破損する場合があり、修理が不可能な状態となっ
た成形部品は、ステップb3で運用寿命に到達し、廃棄
または再利用をしなければならない廃棄物の状態にな
る。このように運用寿命に達した成形部品を形成する複
合材は、ステップb4で廃棄物としての処理が行われ、
ステップb5で複合材の運用に係る処理が終了する。
を示すフローチャートである。複合材は、ステップb0
で複合材成形部品の需要が生じると、ステップb1で製
造され、この複合材を用いて成形部品が製造される。複
合材の成形部品は、まずプリプレグを製造し、このプリ
プレグを裁断し、裁断したプリプレグを積層および硬化
して成形するとともに、必要に応じて機械加工を施して
製造される。このようにステップb1で製造された成形
部品は、ステップb2において運用される。この運用中
に、成形部品は、たとえば老化および外力の作用などに
よって破損する場合があり、修理が不可能な状態となっ
た成形部品は、ステップb3で運用寿命に到達し、廃棄
または再利用をしなければならない廃棄物の状態にな
る。このように運用寿命に達した成形部品を形成する複
合材は、ステップb4で廃棄物としての処理が行われ、
ステップb5で複合材の運用に係る処理が終了する。
【0047】またステップb1で成形部品を製造すると
き、製造されたプリプレグが裁断されることによって生
じたプリプレグの端材は、ステップb6で不要品とな
る。この硬化前のプリプレグは、ステップb7で埋め立
ておよび焼却などのうちの少なくとも処理がされて、ス
テップb5に移行して複合材の運用に係る処理が終了す
る。
き、製造されたプリプレグが裁断されることによって生
じたプリプレグの端材は、ステップb6で不要品とな
る。この硬化前のプリプレグは、ステップb7で埋め立
ておよび焼却などのうちの少なくとも処理がされて、ス
テップb5に移行して複合材の運用に係る処理が終了す
る。
【0048】またたとえばステップb1で成形部品を製
造される成形部品のうち、不良品などの運用に適さない
成形部品は、ステップb8でスクラップ、したがって不
要品としての扱いがされるとともに、またステップb1
での成形時に生じるトリム代、したがって金型の隙間な
どによって生じるバリは、機械加工(トリミング)され
て除去され、ステップb8で不要品となる。このような
不要品としての扱いがされる成形部品および除去された
バリは、ステップb4に移行して同様に処理される。
造される成形部品のうち、不良品などの運用に適さない
成形部品は、ステップb8でスクラップ、したがって不
要品としての扱いがされるとともに、またステップb1
での成形時に生じるトリム代、したがって金型の隙間な
どによって生じるバリは、機械加工(トリミング)され
て除去され、ステップb8で不要品となる。このような
不要品としての扱いがされる成形部品および除去された
バリは、ステップb4に移行して同様に処理される。
【0049】またステップb2の運用中に、成形部品が
破損しても、修理が可能な成形部品は、ステップb9で
修理され、再びステップb2に戻って再運用される。ま
たステップb2で運用されていた成形部品が、運用寿命
に達していないけれども、その成形部品が不要になる場
合があり、この場合には、成形部品がステップb10で
スクラップ、したがって不要品として廃棄物の扱いがさ
れる。このようにステップb10で不要品としての扱い
がされると、ステップb4に移行して同様に処理され
る。
破損しても、修理が可能な成形部品は、ステップb9で
修理され、再びステップb2に戻って再運用される。ま
たステップb2で運用されていた成形部品が、運用寿命
に達していないけれども、その成形部品が不要になる場
合があり、この場合には、成形部品がステップb10で
スクラップ、したがって不要品として廃棄物の扱いがさ
れる。このようにステップb10で不要品としての扱い
がされると、ステップb4に移行して同様に処理され
る。
【0050】このような複合材の運用に係る一連の処理
のうち、ステップb4の廃棄物処理として、図1を参照
して上述した本発明の複合材の細分化方法が用いられ
る。換言すれば、本発明の細分化方法は、複合材の廃棄
物の処理方法として実施することができる。本実施の形
態では、複合材1をたとえば粒径が数十μm以下の小片
に細分化することができ、このように複合材の廃棄物を
細分化することによって、たとえば原料、その他の材料
として再利用するにあたっても取扱いが容易になり、再
利用しやすくなり、複合材のリサイクル化を促すことが
できる。また廃棄物を再利用しないにしても、たとえば
粒径が15cm以下の小片に細分化することが容易であ
り、減容化(嵩を低く)することができ、たとえば埋め
立てなどの後続処理が容易になる。
のうち、ステップb4の廃棄物処理として、図1を参照
して上述した本発明の複合材の細分化方法が用いられ
る。換言すれば、本発明の細分化方法は、複合材の廃棄
物の処理方法として実施することができる。本実施の形
態では、複合材1をたとえば粒径が数十μm以下の小片
に細分化することができ、このように複合材の廃棄物を
細分化することによって、たとえば原料、その他の材料
として再利用するにあたっても取扱いが容易になり、再
利用しやすくなり、複合材のリサイクル化を促すことが
できる。また廃棄物を再利用しないにしても、たとえば
粒径が15cm以下の小片に細分化することが容易であ
り、減容化(嵩を低く)することができ、たとえば埋め
立てなどの後続処理が容易になる。
【0051】図4は、一条件下でオゾン曝露処理された
複合材1を示す断面図である。図4には、図2と同様の
符号を付して示す。本件発明者は、オゾン曝露処理の有
用性を確認するためにオゾン曝露処理後の複合材1の内
部構造を観察した。図4に示す複合材1は、炭素繊維4
から成る強化材3にビスマレイミド樹脂から成るマトリ
ックス樹脂2を含浸して形成される厚さ3mm程度の硬
化後の複合材(川崎重工業製、商品番号:G400−8
00/5260)であり、オゾン濃度が0.12mg/
l(100ppm)のオゾンと空気の混合気中に96時
間放置した複合材である。
複合材1を示す断面図である。図4には、図2と同様の
符号を付して示す。本件発明者は、オゾン曝露処理の有
用性を確認するためにオゾン曝露処理後の複合材1の内
部構造を観察した。図4に示す複合材1は、炭素繊維4
から成る強化材3にビスマレイミド樹脂から成るマトリ
ックス樹脂2を含浸して形成される厚さ3mm程度の硬
化後の複合材(川崎重工業製、商品番号:G400−8
00/5260)であり、オゾン濃度が0.12mg/
l(100ppm)のオゾンと空気の混合気中に96時
間放置した複合材である。
【0052】図4に示す内部の様子から明らかなよう
に、複合材1には、その厚み方向両側の表面6付近の外
表部はもちろん、この外表部だけでなく内部にも、微細
なクラック5が発生していることが確認された。複合材
1では、マトリックス樹脂2と強化材3とを複合してい
るので、成形後の硬化されたマトリックス樹脂2には、
内部応力が発生している。これによってオゾン曝露する
ことによる作用と内部応力とによって、機械的外力を作
用させなくても、オゾンを含む雰囲気中に放置するだけ
で、マトリックス樹脂2にクラック5を発生させること
ができる。しかも図4に示すように、内部においてもク
ラック5を発生させることが可能であり、複合材1の全
体にわたってほぼ均一に、クラック5を発生させること
ができる。
に、複合材1には、その厚み方向両側の表面6付近の外
表部はもちろん、この外表部だけでなく内部にも、微細
なクラック5が発生していることが確認された。複合材
1では、マトリックス樹脂2と強化材3とを複合してい
るので、成形後の硬化されたマトリックス樹脂2には、
内部応力が発生している。これによってオゾン曝露する
ことによる作用と内部応力とによって、機械的外力を作
用させなくても、オゾンを含む雰囲気中に放置するだけ
で、マトリックス樹脂2にクラック5を発生させること
ができる。しかも図4に示すように、内部においてもク
ラック5を発生させることが可能であり、複合材1の全
体にわたってほぼ均一に、クラック5を発生させること
ができる。
【0053】図5は、図4とは異なる他の条件下でオゾ
ン曝露処理された複合材1を示す断面図であって、図5
(1)はオゾン曝露処理前の断面を示し、図5(2)は
オゾン曝露処理後の断面を示す。図6は、図4および図
5とは異なるさらに他の条件下でオゾン曝露処理された
複合材1を示す断面図であって、図6(1)はオゾン曝
露処理前の断面を示し、図6(2)はオゾン曝露処理後
の断面を示す。図5および図6には、図2と同様の符号
を付して示す。本件発明者は、オゾン曝露処理のさらな
る有用性を確認するために図4とは異なる他の2つの条
件下でそれぞれオゾン曝露処理し、各複合材1の内部構
造をそれぞれ観察した。
ン曝露処理された複合材1を示す断面図であって、図5
(1)はオゾン曝露処理前の断面を示し、図5(2)は
オゾン曝露処理後の断面を示す。図6は、図4および図
5とは異なるさらに他の条件下でオゾン曝露処理された
複合材1を示す断面図であって、図6(1)はオゾン曝
露処理前の断面を示し、図6(2)はオゾン曝露処理後
の断面を示す。図5および図6には、図2と同様の符号
を付して示す。本件発明者は、オゾン曝露処理のさらな
る有用性を確認するために図4とは異なる他の2つの条
件下でそれぞれオゾン曝露処理し、各複合材1の内部構
造をそれぞれ観察した。
【0054】図5に示す複合材1は、図4に示す複合材
と同様の構成の複合材であり、オゾン濃度が0.06m
g/l(50ppm)のオゾンと空気の混合気中に96
時間放置した複合材である。また図6に示す複合材1
は、炭素繊維4から成る強化材3にエポキシ樹脂から成
るマトリックス樹脂2を含浸して形成される厚さ1mm
の硬化後の複合材(住友精密製、商品番号:T800−
6K−8H/PR500)でありオゾン濃度が0.06
mg/l(50ppm)のオゾンと空気の混合気中に9
6時間放置した複合材である。
と同様の構成の複合材であり、オゾン濃度が0.06m
g/l(50ppm)のオゾンと空気の混合気中に96
時間放置した複合材である。また図6に示す複合材1
は、炭素繊維4から成る強化材3にエポキシ樹脂から成
るマトリックス樹脂2を含浸して形成される厚さ1mm
の硬化後の複合材(住友精密製、商品番号:T800−
6K−8H/PR500)でありオゾン濃度が0.06
mg/l(50ppm)のオゾンと空気の混合気中に9
6時間放置した複合材である。
【0055】図5に示す内部の様子から明らかなよう
に、図5の複合材1を処理した条件下でも、複合材1の
全体にほぼ均一にクラックが発生していることが確認さ
れた。図5のオゾン曝露処理は、図4のオゾン曝露処理
に対して、オゾン濃度が異なるが、このようにオゾン濃
度が異なっても、複合材1の全体にほぼ均一にクラック
5を発生させることが明らかとなった。
に、図5の複合材1を処理した条件下でも、複合材1の
全体にほぼ均一にクラックが発生していることが確認さ
れた。図5のオゾン曝露処理は、図4のオゾン曝露処理
に対して、オゾン濃度が異なるが、このようにオゾン濃
度が異なっても、複合材1の全体にほぼ均一にクラック
5を発生させることが明らかとなった。
【0056】図6に示す内部の様子から明らかなよう
に、図6の複合材1を処理した条件下でも、複合材1の
全体にほぼ均一にクラックが発生していることが確認さ
れた。図6のオゾン曝露処理は、図5のオゾン曝露処理
に対して、複合材1のマトリックス樹脂2の種類が異な
るが、このようにマトリックス樹脂2が異なっても、複
合材1の全体にほぼ均一にクラック5を発生させること
が明らかとなった。
に、図6の複合材1を処理した条件下でも、複合材1の
全体にほぼ均一にクラックが発生していることが確認さ
れた。図6のオゾン曝露処理は、図5のオゾン曝露処理
に対して、複合材1のマトリックス樹脂2の種類が異な
るが、このようにマトリックス樹脂2が異なっても、複
合材1の全体にほぼ均一にクラック5を発生させること
が明らかとなった。
【0057】図4〜図6に示した観察結果は、複合材1
へのオゾン曝露の有用性の確認のために本件発明者が行
った観察試験の観察結果の一例である。本件発明者は、
例示した観察試験を含め、板厚が3mm程度であり、レ
ジントランスファーモールディング(略称:RTM)成
形およびオートクレーブ成形のいずれかによって成形さ
れ、マトリックス樹脂2がエポキシ樹脂およびビスマレ
イミド樹脂から成る複合材1を、常温および常圧であ
り、オゾン濃度が6μg/l以上120mg/l以下
(5ppm以上100000ppm以下)のオゾンを含
む雰囲気中に、24時間以上100時間以下の時間、複
合材1を放置して、内部構造を観察する試験を行った。
これらの試験の観察結果から、複合材1の成形方法およ
びマトリックス樹脂2の種類に拘らず、複合材1の全体
にほぼ均一に1μm以上のクラックを発生させることが
できることを確認した。
へのオゾン曝露の有用性の確認のために本件発明者が行
った観察試験の観察結果の一例である。本件発明者は、
例示した観察試験を含め、板厚が3mm程度であり、レ
ジントランスファーモールディング(略称:RTM)成
形およびオートクレーブ成形のいずれかによって成形さ
れ、マトリックス樹脂2がエポキシ樹脂およびビスマレ
イミド樹脂から成る複合材1を、常温および常圧であ
り、オゾン濃度が6μg/l以上120mg/l以下
(5ppm以上100000ppm以下)のオゾンを含
む雰囲気中に、24時間以上100時間以下の時間、複
合材1を放置して、内部構造を観察する試験を行った。
これらの試験の観察結果から、複合材1の成形方法およ
びマトリックス樹脂2の種類に拘らず、複合材1の全体
にほぼ均一に1μm以上のクラックを発生させることが
できることを確認した。
【0058】またオゾン濃度が上記範囲内にあるときに
は、複合材1の全体に均一にクラックを発生させること
ができるだけでなく、オゾン濃度を高くすると発生する
クラックが多くなり、かつオゾン濃度を低くすると発生
するクラックが少なくなることが確認された。またオゾ
ン濃度が、上記範囲よりも低いとクラックが発生しにく
く、上記範囲よりも高いと濃度を高くしても発生するク
ラックがほとんど増加せず、上記範囲内に選ぶことによ
って、常温および常圧下で、クラックを好適にかつ容易
に発生させられることが確認された。
は、複合材1の全体に均一にクラックを発生させること
ができるだけでなく、オゾン濃度を高くすると発生する
クラックが多くなり、かつオゾン濃度を低くすると発生
するクラックが少なくなることが確認された。またオゾ
ン濃度が、上記範囲よりも低いとクラックが発生しにく
く、上記範囲よりも高いと濃度を高くしても発生するク
ラックがほとんど増加せず、上記範囲内に選ぶことによ
って、常温および常圧下で、クラックを好適にかつ容易
に発生させられることが確認された。
【0059】また曝露時間が上記範囲内にあるときに
は、複合材1の全体に均一にクラックを発生させること
ができるだけでなく、曝露時間を長くすると発生するク
ラックが多くなり、かつ曝露時間を短くすると発生する
クラックが少なくなることが確認された。また曝露時間
が、上記範囲よりも短いとクラックが発生しにくく、上
記範囲よりも長いと時間を長くしても発生するクラック
がほとんど増加せず、上記範囲内に選ぶことによって、
常温および常圧下で、クラックを好適にかつ容易に発生
させられることが確認された。このようにオゾン曝露の
条件を選択することによって、クラック5の発生のさせ
方を調節することができることが確認された。
は、複合材1の全体に均一にクラックを発生させること
ができるだけでなく、曝露時間を長くすると発生するク
ラックが多くなり、かつ曝露時間を短くすると発生する
クラックが少なくなることが確認された。また曝露時間
が、上記範囲よりも短いとクラックが発生しにくく、上
記範囲よりも長いと時間を長くしても発生するクラック
がほとんど増加せず、上記範囲内に選ぶことによって、
常温および常圧下で、クラックを好適にかつ容易に発生
させられることが確認された。このようにオゾン曝露の
条件を選択することによって、クラック5の発生のさせ
方を調節することができることが確認された。
【0060】さらに本件発明者は、オゾン曝露による複
合材1の劣化評価を行った。この劣化評価は、上述のオ
ゾン曝露の有用性の確認のための観察に用いた複合材
(川崎重工製)と同様の複合材を用い、オゾン処理曝露
前の複合材1と、常温および常圧のオゾン濃度が0.0
6mg/l(50ppm)のオゾンおよび空気の混合気
中に96時間放置してオゾン曝露した複合材1とを、常
温下でそれぞれ曲げ試験を行った。この曲げ試験の結
果、オゾン曝露処理によって、曲げ強度が約15%低下
するとともに、破壊形態が脆性的な破壊形態となり、よ
り容易に破砕および粉砕ができることが確認された。
合材1の劣化評価を行った。この劣化評価は、上述のオ
ゾン曝露の有用性の確認のための観察に用いた複合材
(川崎重工製)と同様の複合材を用い、オゾン処理曝露
前の複合材1と、常温および常圧のオゾン濃度が0.0
6mg/l(50ppm)のオゾンおよび空気の混合気
中に96時間放置してオゾン曝露した複合材1とを、常
温下でそれぞれ曲げ試験を行った。この曲げ試験の結
果、オゾン曝露処理によって、曲げ強度が約15%低下
するとともに、破壊形態が脆性的な破壊形態となり、よ
り容易に破砕および粉砕ができることが確認された。
【0061】本実施の形態の細分化方法によれば、複合
材1は、劣化処理がされて、マトリックス樹脂2にクラ
ック5が発生されるので、複合材1が全体として脆弱化
して剪断強度が低下する。この劣化処理は、複合材をオ
ゾンを含む雰囲気中に放置するオゾン曝露処理であり、
放置するだけの簡単な作業によって、複合材1の全体
に、ほぼ均一にクラック5を発生させることができ、全
体的にほぼ均一に脆弱化することができる。さらにこの
ような劣化処理後、吸湿処理されてクラック5内に水が
浸入する。このようにクラック5内に水が浸入すること
によって、複合材1のマトリックス樹脂2の劣化をさら
に促進して、クラック5を進展させ、複合材1がさらに
脆弱化される。またさらに吸湿処理後、凍結処理されて
クラック5内に浸入した水が凍結する。このようにクラ
ック5内の水が凍結することによって、水が膨張して体
積を増加させ、クラック5を拡大させることができ、複
合材1がさらに脆弱化される。
材1は、劣化処理がされて、マトリックス樹脂2にクラ
ック5が発生されるので、複合材1が全体として脆弱化
して剪断強度が低下する。この劣化処理は、複合材をオ
ゾンを含む雰囲気中に放置するオゾン曝露処理であり、
放置するだけの簡単な作業によって、複合材1の全体
に、ほぼ均一にクラック5を発生させることができ、全
体的にほぼ均一に脆弱化することができる。さらにこの
ような劣化処理後、吸湿処理されてクラック5内に水が
浸入する。このようにクラック5内に水が浸入すること
によって、複合材1のマトリックス樹脂2の劣化をさら
に促進して、クラック5を進展させ、複合材1がさらに
脆弱化される。またさらに吸湿処理後、凍結処理されて
クラック5内に浸入した水が凍結する。このようにクラ
ック5内の水が凍結することによって、水が膨張して体
積を増加させ、クラック5を拡大させることができ、複
合材1がさらに脆弱化される。
【0062】このようにクラック5の発生によって脆弱
化され、剪断強度が低下した状態で、複合材1が破砕お
よび粉砕処理される。これによって複合材を容易にかつ
ほぼ均一な微細な小片に破砕および粉砕することがで
き、複合材が航空機および宇宙機などに用いられる高比
強度および高比剛性の複合材であっても、容易に破砕お
よび粉砕することができ、短時間で、大きな騒音を発生
することなく破砕および粉砕することができ、しかも破
砕および粉砕に要するエネルギも少なく、かつ設備の摩
耗も小さくなる。したがってたとえば航空機および宇宙
機の機体として利用された複合材1の廃棄物を、容易に
破砕および粉砕し、原料として再利用しやすくすること
ができる。このような細分化処理は、複合材1を、リサ
イクル性の高い再利用しやすい状態に処理する廃棄処理
とすることができる。
化され、剪断強度が低下した状態で、複合材1が破砕お
よび粉砕処理される。これによって複合材を容易にかつ
ほぼ均一な微細な小片に破砕および粉砕することがで
き、複合材が航空機および宇宙機などに用いられる高比
強度および高比剛性の複合材であっても、容易に破砕お
よび粉砕することができ、短時間で、大きな騒音を発生
することなく破砕および粉砕することができ、しかも破
砕および粉砕に要するエネルギも少なく、かつ設備の摩
耗も小さくなる。したがってたとえば航空機および宇宙
機の機体として利用された複合材1の廃棄物を、容易に
破砕および粉砕し、原料として再利用しやすくすること
ができる。このような細分化処理は、複合材1を、リサ
イクル性の高い再利用しやすい状態に処理する廃棄処理
とすることができる。
【0063】さらに破砕および粉砕処理は、オゾン曝露
処理、吸湿処理および凍結処理後、これら各処理とは別
途に、オゾンを含む雰囲気から取り出して処理すること
ができ、破砕および粉砕処理に用いる装置および機器な
どがオゾン曝露されることがないうえ、吸湿処理および
凍結処理されることがなく、破砕および粉砕のための装
置および機器などの取扱いが容易である。したがって破
砕および粉砕の作業性に優れているうえ、メンテナンス
性および耐久性にも優れている。破砕および粉砕処理の
ための装置だけでなく、オゾン曝露処理、吸湿処理およ
び凍結処理のための装置の構造も簡単になる。
処理、吸湿処理および凍結処理後、これら各処理とは別
途に、オゾンを含む雰囲気から取り出して処理すること
ができ、破砕および粉砕処理に用いる装置および機器な
どがオゾン曝露されることがないうえ、吸湿処理および
凍結処理されることがなく、破砕および粉砕のための装
置および機器などの取扱いが容易である。したがって破
砕および粉砕の作業性に優れているうえ、メンテナンス
性および耐久性にも優れている。破砕および粉砕処理の
ための装置だけでなく、オゾン曝露処理、吸湿処理およ
び凍結処理のための装置の構造も簡単になる。
【0064】図7は、本発明の実施の他の形態の複合材
の細分化方法を示すフローチャートである。図7に示す
細分化方法は、図1に示す細分化方法と類似しており、
複合材1に関する符号は、同一の符号を付す。図7に示
す細分化方法は、ステップc0で細分化処理が開始さ
れ、ステップc1でオゾンおよび紫外線曝露処理され、
ステップc2で吸湿処理され、ステップc3で凍結処理
され、ステップc4で破砕および粉砕処理され、ステッ
プc5で細分化処理が終了する。これら各ステップc0
〜c5のうち、ステップc0,c2〜c5は、図1のス
テップa0,a2〜a5と同一の処理である。したがっ
て図7の細分化方法は、図1の細分化方法におけるオゾ
ン曝露処理を、オゾンおよび紫外線曝露処理に代えた方
法である。
の細分化方法を示すフローチャートである。図7に示す
細分化方法は、図1に示す細分化方法と類似しており、
複合材1に関する符号は、同一の符号を付す。図7に示
す細分化方法は、ステップc0で細分化処理が開始さ
れ、ステップc1でオゾンおよび紫外線曝露処理され、
ステップc2で吸湿処理され、ステップc3で凍結処理
され、ステップc4で破砕および粉砕処理され、ステッ
プc5で細分化処理が終了する。これら各ステップc0
〜c5のうち、ステップc0,c2〜c5は、図1のス
テップa0,a2〜a5と同一の処理である。したがっ
て図7の細分化方法は、図1の細分化方法におけるオゾ
ン曝露処理を、オゾンおよび紫外線曝露処理に代えた方
法である。
【0065】ステップc2のオゾンおよび紫外線曝露処
理は、オゾンを含む雰囲気中に複合材1を放置するとと
もに、複合材1に紫外線を照射する操作である。オゾン
を含む雰囲気中に複合材1を放置するオゾン曝露処理
は、図1の細分化方法におけるオゾン曝露処理と同様の
処理である。このオゾン曝露処理に加えて、複合材1に
紫外線を照射する紫外線曝露処理をする。
理は、オゾンを含む雰囲気中に複合材1を放置するとと
もに、複合材1に紫外線を照射する操作である。オゾン
を含む雰囲気中に複合材1を放置するオゾン曝露処理
は、図1の細分化方法におけるオゾン曝露処理と同様の
処理である。このオゾン曝露処理に加えて、複合材1に
紫外線を照射する紫外線曝露処理をする。
【0066】紫外線曝露は、所定の条件下、所定時間行
われる。たとえば常温および常圧下で、かつ紫外線照射
環境下に、複合材1を放置する。紫外線照射は、たとえ
ば波長が253.7nmの強度が5.62mw/cm2
である紫外線、または波長が184.9nmの強度が
1.12mw/cm2である紫外線を、24時間以上1
00時間以下照射する。また紫外線照射は、例示した波
長および強度の紫外線を照射するようにしてもよい。
われる。たとえば常温および常圧下で、かつ紫外線照射
環境下に、複合材1を放置する。紫外線照射は、たとえ
ば波長が253.7nmの強度が5.62mw/cm2
である紫外線、または波長が184.9nmの強度が
1.12mw/cm2である紫外線を、24時間以上1
00時間以下照射する。また紫外線照射は、例示した波
長および強度の紫外線を照射するようにしてもよい。
【0067】本件発明者は、オゾンおよび紫外線曝露処
理の有用性を確認するためにオゾンおよび紫外線曝露処
理後の複合材1の内部構造を観察した。上述のオゾン曝
露処理における観察試験と同様の複合材1を用い、オゾ
ン濃度が60μg/l(50ppm)のオゾンと空気の
混合気中に、波長が253.7nmの強度が5.62m
w/cm2である紫外線、または波長が184.9nm
の強度が1.12mw/cm2である紫外線を照射しな
がら複合材1を24時間放置した。これらの観察結果か
ら、上述したオゾン曝露によるクラックの発生に加え
て、紫外線照射によって表面付近のマトリックス樹脂2
の分子鎖を直接切断することができ、また表面マトリッ
クス樹脂を除去することができ、より短時間により多く
のクラック5を発生させられることが確認された。
理の有用性を確認するためにオゾンおよび紫外線曝露処
理後の複合材1の内部構造を観察した。上述のオゾン曝
露処理における観察試験と同様の複合材1を用い、オゾ
ン濃度が60μg/l(50ppm)のオゾンと空気の
混合気中に、波長が253.7nmの強度が5.62m
w/cm2である紫外線、または波長が184.9nm
の強度が1.12mw/cm2である紫外線を照射しな
がら複合材1を24時間放置した。これらの観察結果か
ら、上述したオゾン曝露によるクラックの発生に加え
て、紫外線照射によって表面付近のマトリックス樹脂2
の分子鎖を直接切断することができ、また表面マトリッ
クス樹脂を除去することができ、より短時間により多く
のクラック5を発生させられることが確認された。
【0068】本実施の形態によれば、図1の細分化方法
と同様に複合材を容易に細分化することができる。また
オゾンおよび紫外線曝露処理によって、複合材の全体
に、ほぼ均一に分散するようにクラックを発生させ、複
合材を容易に細分化することができる。しかもクラック
は、オゾンおよび紫外線の両方によって、より短時間に
より多く発生されるので、複合材を破砕および粉砕する
までの作業をより短時間にかつより容易に行うことがで
きる。また破砕および粉砕処理に用いる装置および機器
などの取扱いが容易であり、破砕および粉砕の作業性に
優れているうえ、メンテナンス性および耐久性にも優れ
ている。破砕および粉砕処理のための装置だけでなく、
オゾンおよび紫外線曝露処理のための装置の構造も簡単
になる。
と同様に複合材を容易に細分化することができる。また
オゾンおよび紫外線曝露処理によって、複合材の全体
に、ほぼ均一に分散するようにクラックを発生させ、複
合材を容易に細分化することができる。しかもクラック
は、オゾンおよび紫外線の両方によって、より短時間に
より多く発生されるので、複合材を破砕および粉砕する
までの作業をより短時間にかつより容易に行うことがで
きる。また破砕および粉砕処理に用いる装置および機器
などの取扱いが容易であり、破砕および粉砕の作業性に
優れているうえ、メンテナンス性および耐久性にも優れ
ている。破砕および粉砕処理のための装置だけでなく、
オゾンおよび紫外線曝露処理のための装置の構造も簡単
になる。
【0069】図8は、本発明の実施のさらに他の形態の
複合材の細分化方法を示すフローチャートである。図8
に示す細分化方法は、図1に示す細分化方法と類似して
おり、複合材1に関する符号は、同一の符号を付す。図
8に示す細分化方法は、ステップd0で細分化処理が開
始され、ステップd1で熱サイクル処理され、ステップ
d2で吸湿処理され、ステップd3で凍結処理され、ス
テップd4で破砕および粉砕処理され、ステップd5で
細分化処理が終了する。これら各ステップd0〜d5の
うち、ステップd0,d2〜d5は、図1のステップa
0,a2〜a5と同一の処理である。したがって図8の
細分化方法は、図1の細分化方法におけるオゾン曝露処
理を、熱サイクル処理に代えた方法である。
複合材の細分化方法を示すフローチャートである。図8
に示す細分化方法は、図1に示す細分化方法と類似して
おり、複合材1に関する符号は、同一の符号を付す。図
8に示す細分化方法は、ステップd0で細分化処理が開
始され、ステップd1で熱サイクル処理され、ステップ
d2で吸湿処理され、ステップd3で凍結処理され、ス
テップd4で破砕および粉砕処理され、ステップd5で
細分化処理が終了する。これら各ステップd0〜d5の
うち、ステップd0,d2〜d5は、図1のステップa
0,a2〜a5と同一の処理である。したがって図8の
細分化方法は、図1の細分化方法におけるオゾン曝露処
理を、熱サイクル処理に代えた方法である。
【0070】ステップd2の熱サイクル処理は、マトリ
ックス樹脂が変質しない温度範囲内で複合材1の加熱お
よび冷却を繰り返す操作である。具体的には、温度が8
0℃の雰囲気、たとえば空気中に複合材を20分間放置
する加熱操作と、温度が−54℃の雰囲気、たとえば空
気中に複合材を20分放置する操作とを、10サイクル
以上100サイクル以下程度繰返す。これによってマト
リックス樹脂にクラックを発生させることができる。こ
のようなサイクルを繰返すことによって、複合材を内部
まで均一な温度に加熱および冷却する熱サイクル操作を
短時間に行うことができる。また繰返しのサイクル数に
よって、クラックの発生量を容易に調整することができ
る。
ックス樹脂が変質しない温度範囲内で複合材1の加熱お
よび冷却を繰り返す操作である。具体的には、温度が8
0℃の雰囲気、たとえば空気中に複合材を20分間放置
する加熱操作と、温度が−54℃の雰囲気、たとえば空
気中に複合材を20分放置する操作とを、10サイクル
以上100サイクル以下程度繰返す。これによってマト
リックス樹脂にクラックを発生させることができる。こ
のようなサイクルを繰返すことによって、複合材を内部
まで均一な温度に加熱および冷却する熱サイクル操作を
短時間に行うことができる。また繰返しのサイクル数に
よって、クラックの発生量を容易に調整することができ
る。
【0071】本実施の形態によれば、劣化処理がオゾン
曝露処理であることによる効果を除いて図1の方法と同
様の効果を達成し、同様に複合材1を容易に細分化する
ことができる。また熱サイクル処理した部分に、クラッ
ク1を発生させ、この部分を細かい小片に容易に細分化
することができる。このように複合材1を細分化しやす
くすることができ、生成される小片の原料としての取扱
いがさらに容易になり、さらに再利用しやすくすること
ができる。また破砕および粉砕処理に用いる装置および
機器などの取扱いが容易であり、破砕および粉砕の作業
性に優れているうえ、メンテナンス性および耐久性にも
優れている。破砕および粉砕処理のための装置だけでな
く、熱サイクル処理のための装置の構造も簡単になる。
曝露処理であることによる効果を除いて図1の方法と同
様の効果を達成し、同様に複合材1を容易に細分化する
ことができる。また熱サイクル処理した部分に、クラッ
ク1を発生させ、この部分を細かい小片に容易に細分化
することができる。このように複合材1を細分化しやす
くすることができ、生成される小片の原料としての取扱
いがさらに容易になり、さらに再利用しやすくすること
ができる。また破砕および粉砕処理に用いる装置および
機器などの取扱いが容易であり、破砕および粉砕の作業
性に優れているうえ、メンテナンス性および耐久性にも
優れている。破砕および粉砕処理のための装置だけでな
く、熱サイクル処理のための装置の構造も簡単になる。
【0072】図9は、本発明の実施のさらに他の形態の
複合材の細分化方法を示すフローチャートである。図9
に示す細分化方法は、図1に示す細分化方法と類似して
おり、複合材1に関する符号は、同一の符号を付す。図
9に示す細分化方法は、ステップe0で細分化処理が開
始され、ステップe1で急冷処理され、ステップe2で
吸湿処理され、ステップe3で凍結処理され、ステップ
e4で破砕および粉砕処理され、ステップe5で細分化
処理が終了する。これら各ステップe0〜e5のうち、
ステップe0,e2〜e5は、図1のステップa0,a
2〜a5と同一の処理である。したがって図9の細分化
方法は、図1の細分化方法におけるオゾン曝露処理を、
急冷処理に代えた方法である。
複合材の細分化方法を示すフローチャートである。図9
に示す細分化方法は、図1に示す細分化方法と類似して
おり、複合材1に関する符号は、同一の符号を付す。図
9に示す細分化方法は、ステップe0で細分化処理が開
始され、ステップe1で急冷処理され、ステップe2で
吸湿処理され、ステップe3で凍結処理され、ステップ
e4で破砕および粉砕処理され、ステップe5で細分化
処理が終了する。これら各ステップe0〜e5のうち、
ステップe0,e2〜e5は、図1のステップa0,a
2〜a5と同一の処理である。したがって図9の細分化
方法は、図1の細分化方法におけるオゾン曝露処理を、
急冷処理に代えた方法である。
【0073】ステップe2の急冷処理は、マトリックス
樹脂が変質しない温度範囲内で複合材を加熱した後に急
冷する操作である。この急冷処理は、マトリックス樹脂
が変質しない程度の高温、たとえば温度80℃程度に保
持したオーブン中に複合材1を所定時間、たとえば0.
5時間放置し、複合材が炉内温度と等しい温度になった
後、その複合材1を液体窒素中に投入し、急激に冷却す
る。
樹脂が変質しない温度範囲内で複合材を加熱した後に急
冷する操作である。この急冷処理は、マトリックス樹脂
が変質しない程度の高温、たとえば温度80℃程度に保
持したオーブン中に複合材1を所定時間、たとえば0.
5時間放置し、複合材が炉内温度と等しい温度になった
後、その複合材1を液体窒素中に投入し、急激に冷却す
る。
【0074】本実施の形態によれば、劣化処理がオゾン
曝露処理であることによる効果を除いて図1の方法と同
様の効果を達成し、同様に複合材1を容易に細分化する
ことができる。また急冷処理した部分に、クラック5を
発生させ、この部分を細かい小片に容易に細分化するこ
とができる。このように複合材1を細分化しやすくする
ことができ、生成される片の原料としての取扱いがさら
に容易になり、さらに再利用しやすくすることができ
る。また破砕および粉砕処理に用いる装置および機器な
どの取扱いが容易であり、破砕および粉砕の作業性に優
れているうえ、メンテナンス性および耐久性にも優れて
いる。破砕および粉砕処理のための装置だけでなく、急
冷処理のための装置の構造も簡単になる。
曝露処理であることによる効果を除いて図1の方法と同
様の効果を達成し、同様に複合材1を容易に細分化する
ことができる。また急冷処理した部分に、クラック5を
発生させ、この部分を細かい小片に容易に細分化するこ
とができる。このように複合材1を細分化しやすくする
ことができ、生成される片の原料としての取扱いがさら
に容易になり、さらに再利用しやすくすることができ
る。また破砕および粉砕処理に用いる装置および機器な
どの取扱いが容易であり、破砕および粉砕の作業性に優
れているうえ、メンテナンス性および耐久性にも優れて
いる。破砕および粉砕処理のための装置だけでなく、急
冷処理のための装置の構造も簡単になる。
【0075】図10は、本発明の実施のさらに他の形態
の複合材の特性改善方法を示すフローチャートである。
複合材1に関する符号は、上述の各実施の形態と同一の
符号を付す。図10に示す特性改善方法は、特性を改善
すべき複合材が得られた時点でステップf0で特性改善
処理が開始され、ステップf1でオゾン曝露処理され、
ステップf2で吸湿処理され、ステップf3で凍結処理
され、ステップf4で充填処理され、ステップf5で特
性改善処理が終了する。これら各ステップf0〜f5の
うち、ステップf0〜f3,f5は、図1のステップa
0〜a3,a5と同一の処理である。したがって図10
の特性改善方法は、図1の細分化方法における破砕およ
び粉砕処理を、充填処理に代えた方法である。
の複合材の特性改善方法を示すフローチャートである。
複合材1に関する符号は、上述の各実施の形態と同一の
符号を付す。図10に示す特性改善方法は、特性を改善
すべき複合材が得られた時点でステップf0で特性改善
処理が開始され、ステップf1でオゾン曝露処理され、
ステップf2で吸湿処理され、ステップf3で凍結処理
され、ステップf4で充填処理され、ステップf5で特
性改善処理が終了する。これら各ステップf0〜f5の
うち、ステップf0〜f3,f5は、図1のステップa
0〜a3,a5と同一の処理である。したがって図10
の特性改善方法は、図1の細分化方法における破砕およ
び粉砕処理を、充填処理に代えた方法である。
【0076】ステップf4の充填処理は、クラック5内
に所定の機能を与えるための充填物を充填する操作であ
る。この充填物はたとえば熱可塑性合成樹脂などであ
る。具体的には、クラック5が形成(導入)された複合
材をチャンバー、したがって仕切られた空間に入れ、こ
の空間を真空引きした後、空間内に流動状態にある充填
物を供給するとともに、窒素ガスなどにより、0.5M
Pa(5kg重/cm2)程度に充填物を加圧する。こ
れによって、複合材1の内部、したがってクラック内に
充填物を充填することができる。上記条件で充填操作す
ることによって、充填物が充填されずに残ってしまうク
ラックを無くして、全てのクラックに確実に充填物を充
填することができる。またこの充填操作をするとき、複
合材および充填物が変質しない温度範囲内において、複
合材および充填物を加熱して、充填物の流動性を高く
し、充填作業を容易にするようにしてもよい。このよう
に充填物を充填後、加熱および/または乾燥などの操作
を行い充填物を硬化させることによって、複合材と充填
物とを一体化させて、特性を改善することができる。
に所定の機能を与えるための充填物を充填する操作であ
る。この充填物はたとえば熱可塑性合成樹脂などであ
る。具体的には、クラック5が形成(導入)された複合
材をチャンバー、したがって仕切られた空間に入れ、こ
の空間を真空引きした後、空間内に流動状態にある充填
物を供給するとともに、窒素ガスなどにより、0.5M
Pa(5kg重/cm2)程度に充填物を加圧する。こ
れによって、複合材1の内部、したがってクラック内に
充填物を充填することができる。上記条件で充填操作す
ることによって、充填物が充填されずに残ってしまうク
ラックを無くして、全てのクラックに確実に充填物を充
填することができる。またこの充填操作をするとき、複
合材および充填物が変質しない温度範囲内において、複
合材および充填物を加熱して、充填物の流動性を高く
し、充填作業を容易にするようにしてもよい。このよう
に充填物を充填後、加熱および/または乾燥などの操作
を行い充填物を硬化させることによって、複合材と充填
物とを一体化させて、特性を改善することができる。
【0077】充填物は、複合材が変質しない温度におい
て、液体、または溶媒に分散させる固体の状態に存在
し、充填後に複合材を変質させない加熱などの操作で硬
化できる物質であればよい。たとえば、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、シリコーン樹脂および珪素樹脂などで
あってもよい。
て、液体、または溶媒に分散させる固体の状態に存在
し、充填後に複合材を変質させない加熱などの操作で硬
化できる物質であればよい。たとえば、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、シリコーン樹脂および珪素樹脂などで
あってもよい。
【0078】このような充填処理をした複合材は、充填
物の特性に応じた特性改善をすることができる。たとえ
ば、マトリックス樹脂がエポキシ樹脂である複合材に、
高靭性の樹脂を充填することによって、靭性を高くし
て、機能的特性の改善を図ることができる。
物の特性に応じた特性改善をすることができる。たとえ
ば、マトリックス樹脂がエポキシ樹脂である複合材に、
高靭性の樹脂を充填することによって、靭性を高くし
て、機能的特性の改善を図ることができる。
【0079】本実施の形態の特性改善方法によれば、複
合材1は、劣化処理がされて、マトリックス樹脂2にク
ラック5が発生され、マトリックス樹脂2に充填物を充
填することができる微細な空隙を形成することができ
る。この劣化処理は、複合材をオゾンを含む雰囲気中に
放置するオゾン曝露処理であり、放置するだけの簡単な
作業によって、複合材1の全体に、ほぼ均一にクラック
5を発生させることができる。さらにこのような劣化処
理後、吸湿処理されてクラック5内に水が浸入する。こ
のようにクラック5内に水が浸入することによって、複
合材1のマトリックス樹脂2の劣化をさらに促進して、
クラック5を進展させる。またさらに吸湿処理後、凍結
処理されてクラック5内に浸入した水が凍結する。この
ようにクラック5内の水が凍結することによって、水が
膨張して体積を増加させ、クラック5を拡大させること
ができる。
合材1は、劣化処理がされて、マトリックス樹脂2にク
ラック5が発生され、マトリックス樹脂2に充填物を充
填することができる微細な空隙を形成することができ
る。この劣化処理は、複合材をオゾンを含む雰囲気中に
放置するオゾン曝露処理であり、放置するだけの簡単な
作業によって、複合材1の全体に、ほぼ均一にクラック
5を発生させることができる。さらにこのような劣化処
理後、吸湿処理されてクラック5内に水が浸入する。こ
のようにクラック5内に水が浸入することによって、複
合材1のマトリックス樹脂2の劣化をさらに促進して、
クラック5を進展させる。またさらに吸湿処理後、凍結
処理されてクラック5内に浸入した水が凍結する。この
ようにクラック5内の水が凍結することによって、水が
膨張して体積を増加させ、クラック5を拡大させること
ができる。
【0080】このようにクラック5をさせた後、複合材
1が充填処理される。これによって空隙に充填する充填
物を選択することによって、この充填物に応じた特性が
複合材に得られる。このようにマトリックス樹脂2が硬
化された後の複合材1のマトリックス樹脂2内に充填物
を充填することができ、複合材の特性を変更することが
できる。したがって用途に応じた要求を満たすことがで
きるように、特性を改善することができる。このように
マトリックス樹脂2が硬化された後の複合材1の特性を
改善することができるので、成形後の複合材1から成る
成形品の特性を改善、たとえば強度および弾性係数など
を向上することが可能であり、複合材1を用いた構造部
材、たとえば航空機および宇宙機の機体などの設計およ
び設計変更が容易になる。またたとえば既存の構造部材
の特性を改善することも可能である。
1が充填処理される。これによって空隙に充填する充填
物を選択することによって、この充填物に応じた特性が
複合材に得られる。このようにマトリックス樹脂2が硬
化された後の複合材1のマトリックス樹脂2内に充填物
を充填することができ、複合材の特性を変更することが
できる。したがって用途に応じた要求を満たすことがで
きるように、特性を改善することができる。このように
マトリックス樹脂2が硬化された後の複合材1の特性を
改善することができるので、成形後の複合材1から成る
成形品の特性を改善、たとえば強度および弾性係数など
を向上することが可能であり、複合材1を用いた構造部
材、たとえば航空機および宇宙機の機体などの設計およ
び設計変更が容易になる。またたとえば既存の構造部材
の特性を改善することも可能である。
【0081】またオゾン曝露処理によってクラック5を
発生させることができ、クラック5を複合材1の全体に
ほぼ均一に発生させることができ、複合材の全体をむら
無く特性改善することができる。したがって特性むらの
無い複合材の成形品を得ることができる。
発生させることができ、クラック5を複合材1の全体に
ほぼ均一に発生させることができ、複合材の全体をむら
無く特性改善することができる。したがって特性むらの
無い複合材の成形品を得ることができる。
【0082】さらに充填処理は、オゾン曝露処理、吸湿
処理および凍結処理後、これら各処理とは別途に、オゾ
ンを含む雰囲気から取り出して処理することができ、充
填処理に用いる装置および機器などがオゾン曝露される
ことがないうえ、吸湿処理および凍結処理されることが
なく、充填のための装置および機器などの取扱いが容易
である。したがって充填の作業性に優れているうえ、メ
ンテナンス性および耐久性にも優れている。充填のため
の装置だけでなく、オゾン曝露処理、吸湿処理および凍
結処理のための装置の構造も簡単になる。
処理および凍結処理後、これら各処理とは別途に、オゾ
ンを含む雰囲気から取り出して処理することができ、充
填処理に用いる装置および機器などがオゾン曝露される
ことがないうえ、吸湿処理および凍結処理されることが
なく、充填のための装置および機器などの取扱いが容易
である。したがって充填の作業性に優れているうえ、メ
ンテナンス性および耐久性にも優れている。充填のため
の装置だけでなく、オゾン曝露処理、吸湿処理および凍
結処理のための装置の構造も簡単になる。
【0083】図11は、本発明の実施のさらに他の形態
の複合材の特性改善方法を示すフローチャートである。
図11に示す特性改善方法は、図10に示す特性改善方
法と類似しており、複合材1に関する符号は、同一の符
号を付す。図11に示す特性改善方法は、ステップg0
で特性改善処理が開始され、ステップg1でオゾンおよ
び紫外線曝露処理され、ステップg2で吸湿処理され、
ステップg3で凍結処理され、ステップg4で破砕およ
び粉砕処理され、ステップg5で特性改善処理が終了す
る。これら各ステップg0〜g5のうち、ステップg
0,g2〜g5は、図10のステップf0,f2〜f5
と同一の処理であり、ステップg1は、図7のステップ
c1と同一の処理である。したがって図11の特性改善
方法は、図10の特性改善方法におけるオゾン曝露処理
を、オゾンおよび紫外線曝露処理に代えた方法である。
の複合材の特性改善方法を示すフローチャートである。
図11に示す特性改善方法は、図10に示す特性改善方
法と類似しており、複合材1に関する符号は、同一の符
号を付す。図11に示す特性改善方法は、ステップg0
で特性改善処理が開始され、ステップg1でオゾンおよ
び紫外線曝露処理され、ステップg2で吸湿処理され、
ステップg3で凍結処理され、ステップg4で破砕およ
び粉砕処理され、ステップg5で特性改善処理が終了す
る。これら各ステップg0〜g5のうち、ステップg
0,g2〜g5は、図10のステップf0,f2〜f5
と同一の処理であり、ステップg1は、図7のステップ
c1と同一の処理である。したがって図11の特性改善
方法は、図10の特性改善方法におけるオゾン曝露処理
を、オゾンおよび紫外線曝露処理に代えた方法である。
【0084】本実施の形態によれば、図10の特性改善
方法と同様に複合材の特性を改善することができる。ま
たオゾンおよび紫外線曝露処理によって、複合材の全体
に、ほぼ均一に分散するようにクラックを発生させ、複
合材を容易にかつ均一に特性改善ることができる。しか
もクラックは、オゾンおよび紫外線の両方によって、よ
り短時間により多く発生されるので、複合材1に充填物
を充填するまでの作業をより短時間にかつより容易に行
うことができる。また充填処理に用いる装置および機器
などの取扱いが容易であり、充填の作業性に優れている
うえ、メンテナンス性および耐久性にも優れている。充
填処理のための装置だけでなく、オゾンおよび紫外線曝
露処理のための装置の構造も簡単になる。
方法と同様に複合材の特性を改善することができる。ま
たオゾンおよび紫外線曝露処理によって、複合材の全体
に、ほぼ均一に分散するようにクラックを発生させ、複
合材を容易にかつ均一に特性改善ることができる。しか
もクラックは、オゾンおよび紫外線の両方によって、よ
り短時間により多く発生されるので、複合材1に充填物
を充填するまでの作業をより短時間にかつより容易に行
うことができる。また充填処理に用いる装置および機器
などの取扱いが容易であり、充填の作業性に優れている
うえ、メンテナンス性および耐久性にも優れている。充
填処理のための装置だけでなく、オゾンおよび紫外線曝
露処理のための装置の構造も簡単になる。
【0085】図12は、本発明の実施のさらに他の形態
の複合材の特性改善方法を示すフローチャートである。
図12に示す特性改善方法は、図10に示す特性改善方
法と類似しており、複合材1に関する符号は、同一の符
号を付す。図10に示す特性改善方法は、ステップh0
で特性改善処理が開始され、ステップh1で熱サイクル
処理され、ステップh2で吸湿処理され、ステップh3
で凍結処理され、ステップh4で充填処理され、ステッ
プh5で特性改善処理が終了する。これら各ステップh
0〜h5のうち、ステップh0,h2〜h5は、図10
のステップf0,f2〜f5と同一の処理であり、ステ
ップh1は、図8のステップd1と同一の処理である。
したがって図12の特性改善方法は、図10の特性改善
方法におけるオゾン曝露処理を、熱サイクル処理に代え
た方法である。
の複合材の特性改善方法を示すフローチャートである。
図12に示す特性改善方法は、図10に示す特性改善方
法と類似しており、複合材1に関する符号は、同一の符
号を付す。図10に示す特性改善方法は、ステップh0
で特性改善処理が開始され、ステップh1で熱サイクル
処理され、ステップh2で吸湿処理され、ステップh3
で凍結処理され、ステップh4で充填処理され、ステッ
プh5で特性改善処理が終了する。これら各ステップh
0〜h5のうち、ステップh0,h2〜h5は、図10
のステップf0,f2〜f5と同一の処理であり、ステ
ップh1は、図8のステップd1と同一の処理である。
したがって図12の特性改善方法は、図10の特性改善
方法におけるオゾン曝露処理を、熱サイクル処理に代え
た方法である。
【0086】本実施の形態によれば、劣化処理がオゾン
曝露処理であることによる効果を除いて図10の方法と
同一の効果を達成し、同様に複合材1を容易に特性改善
することができる。また熱サイクル処理した部分に、ク
ラック1を発生させ、この部分の特性を容易に改善する
ことができる。したがって必要な部分の特性が改善され
た複合材の成形品を得ることができる。また充填処理に
用いる装置および機器などの取扱いが容易であり、充填
作業の作業性に優れているうえ、メンテナンス性および
耐久性にも優れている。充填処理のための装置だけでな
く、熱サイクル処理のための装置の構造も簡単になる。
曝露処理であることによる効果を除いて図10の方法と
同一の効果を達成し、同様に複合材1を容易に特性改善
することができる。また熱サイクル処理した部分に、ク
ラック1を発生させ、この部分の特性を容易に改善する
ことができる。したがって必要な部分の特性が改善され
た複合材の成形品を得ることができる。また充填処理に
用いる装置および機器などの取扱いが容易であり、充填
作業の作業性に優れているうえ、メンテナンス性および
耐久性にも優れている。充填処理のための装置だけでな
く、熱サイクル処理のための装置の構造も簡単になる。
【0087】図13は、本発明の実施のさらに他の形態
の複合材の特性改善方法を示すフローチャートである。
図13に示す特性改善方法は、図10に示す細分化方法
と類似しており、複合材1に関する符号は、同一の符号
を付す。図13に示す細分化方法は、ステップi0で特
性改善処理が開始され、ステップi1で急冷処理され、
ステップi2で吸湿処理され、ステップi3で凍結処理
され、ステップi4で充填処理され、ステップi5で特
性改善処理が終了する。これら各ステップi0〜i5の
うち、ステップi0,i2〜i5は、図10のステップ
f0,f2〜f5と同一の処理であり、ステップi1
は、図9のステップe1と同一の処理である。したがっ
て図13の特性改善方法は、図10の特性改善方法にお
けるオゾン曝露処理を、急冷処理に代えた方法である。
の複合材の特性改善方法を示すフローチャートである。
図13に示す特性改善方法は、図10に示す細分化方法
と類似しており、複合材1に関する符号は、同一の符号
を付す。図13に示す細分化方法は、ステップi0で特
性改善処理が開始され、ステップi1で急冷処理され、
ステップi2で吸湿処理され、ステップi3で凍結処理
され、ステップi4で充填処理され、ステップi5で特
性改善処理が終了する。これら各ステップi0〜i5の
うち、ステップi0,i2〜i5は、図10のステップ
f0,f2〜f5と同一の処理であり、ステップi1
は、図9のステップe1と同一の処理である。したがっ
て図13の特性改善方法は、図10の特性改善方法にお
けるオゾン曝露処理を、急冷処理に代えた方法である。
【0088】本実施の形態によれば、劣化処理がオゾン
曝露処理であることによる効果を除いて図10の方法と
同一の効果を達成し、同様に複合材1を容易に特性改善
することができる。また急冷処理した部分に、クラック
1を発生させ、この部分の特性を容易に改善することが
できる。したがって必要な部分の特性が改善された複合
材の成形品を得ることができる。また充填処理に用いる
装置および機器などの取扱いが容易であり、充填作業の
作業性に優れているうえ、メンテナンス性および耐久性
にも優れている。充填処理のための装置だけでなく、急
冷処理のための装置の構造も簡単になる。
曝露処理であることによる効果を除いて図10の方法と
同一の効果を達成し、同様に複合材1を容易に特性改善
することができる。また急冷処理した部分に、クラック
1を発生させ、この部分の特性を容易に改善することが
できる。したがって必要な部分の特性が改善された複合
材の成形品を得ることができる。また充填処理に用いる
装置および機器などの取扱いが容易であり、充填作業の
作業性に優れているうえ、メンテナンス性および耐久性
にも優れている。充填処理のための装置だけでなく、急
冷処理のための装置の構造も簡単になる。
【0089】上述の各実施の形態は、本発明の例に過ぎ
ず、構成を変更することができる。たとえば上述の各実
施の形態の細分化方法および特性改善方法において、凍
結処理を省略するようにしてもよいし、また吸湿処理お
よび凍結処理を省略するようにしてもよい。これによっ
て処理を簡潔にすることができる。また上述の各実施の
形態において、吸湿処理は、複合材を水中に浸漬して吸
湿させるようにしてもよい。このときの浸漬条件は、た
とえばクラックが発生された複合材を温度が20℃以上
80℃以下程度の水中に1時間以上2時間以下程度浸漬
し、クラック内に水を浸透させる。この後、上述の凍結
処理によってさらにクラックが拡大される。このような
吸湿処理であっても上述の吸湿処理と同様の効果が得ら
れる。また複合材を水中に浸漬するとき、水分浸透を促
進するために、クラック内を減圧させ、または水を0.
5MPa(5kg重/cm2)程度加圧するようにして
もよい。
ず、構成を変更することができる。たとえば上述の各実
施の形態の細分化方法および特性改善方法において、凍
結処理を省略するようにしてもよいし、また吸湿処理お
よび凍結処理を省略するようにしてもよい。これによっ
て処理を簡潔にすることができる。また上述の各実施の
形態において、吸湿処理は、複合材を水中に浸漬して吸
湿させるようにしてもよい。このときの浸漬条件は、た
とえばクラックが発生された複合材を温度が20℃以上
80℃以下程度の水中に1時間以上2時間以下程度浸漬
し、クラック内に水を浸透させる。この後、上述の凍結
処理によってさらにクラックが拡大される。このような
吸湿処理であっても上述の吸湿処理と同様の効果が得ら
れる。また複合材を水中に浸漬するとき、水分浸透を促
進するために、クラック内を減圧させ、または水を0.
5MPa(5kg重/cm2)程度加圧するようにして
もよい。
【0090】
【発明の効果】請求項1記載の本発明によれば、複合材
は、クラックの発生によって剪断強度が低下した状態
で、破砕および粉砕処理されるので、高比強度および高
比剛性の複合材であっても、容易に破砕および粉砕して
細分化することができる。したがってたとえば航空機お
よび宇宙機の機体として利用された複合材などの複合材
の廃棄物を、容易に破砕および粉砕して細分化し、原料
として再利用しやすくすることができる。このように複
合材を、リサイクル性の高い再利用しやすい状態に処理
することができる。
は、クラックの発生によって剪断強度が低下した状態
で、破砕および粉砕処理されるので、高比強度および高
比剛性の複合材であっても、容易に破砕および粉砕して
細分化することができる。したがってたとえば航空機お
よび宇宙機の機体として利用された複合材などの複合材
の廃棄物を、容易に破砕および粉砕して細分化し、原料
として再利用しやすくすることができる。このように複
合材を、リサイクル性の高い再利用しやすい状態に処理
することができる。
【0091】請求項2記載の本発明によれば、オゾン曝
露処理によって、複合材の全体に、ほぼ均一に分散する
ようにクラックを発生させ、ほぼ均一な大きさの細かい
小片に容易に細分化することができる。したがって生成
される小片の原料としての取扱いがさらに容易になり、
さらに再利用しやすくすることができる。また破砕およ
び粉砕処理に用いる装置および機器などの取扱いが容易
であり、破砕および粉砕の作業性に優れているうえ、メ
ンテナンス性および耐久性にも優れている。破砕および
粉砕処理のための装置だけでなく、オゾン曝露処理のた
めの装置の構造も簡単になる。
露処理によって、複合材の全体に、ほぼ均一に分散する
ようにクラックを発生させ、ほぼ均一な大きさの細かい
小片に容易に細分化することができる。したがって生成
される小片の原料としての取扱いがさらに容易になり、
さらに再利用しやすくすることができる。また破砕およ
び粉砕処理に用いる装置および機器などの取扱いが容易
であり、破砕および粉砕の作業性に優れているうえ、メ
ンテナンス性および耐久性にも優れている。破砕および
粉砕処理のための装置だけでなく、オゾン曝露処理のた
めの装置の構造も簡単になる。
【0092】請求項3記載の本発明によれば、オゾンお
よび紫外線曝露処理によって、複合材の全体に、ほぼ均
一に分散するようにクラックを発生させ、ほぼ均一な大
きさの細かい小片に容易に細分化することができる。し
たがって生成される小片の原料としての取扱いがさらに
容易になり、さらに再利用しやすくすることができる。
しかもクラックは、オゾンおよび紫外線の両方によっ
て、より短時間により多く発生されるので、複合材を破
砕および粉砕するまでの作業をより短時間にかつより容
易に行うことができる。また破砕および粉砕処理に用い
る装置および機器などの取扱いが容易であり、破砕およ
び粉砕の作業性に優れているうえ、メンテナンス性およ
び耐久性にも優れている。破砕および粉砕処理のための
装置だけでなく、オゾンおよび紫外線曝露処理のための
装置の構造も簡単になる。
よび紫外線曝露処理によって、複合材の全体に、ほぼ均
一に分散するようにクラックを発生させ、ほぼ均一な大
きさの細かい小片に容易に細分化することができる。し
たがって生成される小片の原料としての取扱いがさらに
容易になり、さらに再利用しやすくすることができる。
しかもクラックは、オゾンおよび紫外線の両方によっ
て、より短時間により多く発生されるので、複合材を破
砕および粉砕するまでの作業をより短時間にかつより容
易に行うことができる。また破砕および粉砕処理に用い
る装置および機器などの取扱いが容易であり、破砕およ
び粉砕の作業性に優れているうえ、メンテナンス性およ
び耐久性にも優れている。破砕および粉砕処理のための
装置だけでなく、オゾンおよび紫外線曝露処理のための
装置の構造も簡単になる。
【0093】請求項4記載の本発明によれば、熱サイク
ル処理した部分に、クラックを発生させ、この部分を細
かい小片に容易に細分化することができる。このように
複合材を細分化しやすくすることができ、生成される小
片の原料としての取扱いがさらに容易になり、さらに再
利用しやすくすることができる。また破砕および粉砕処
理に用いる装置および機器などの取扱いが容易であり、
破砕および粉砕の作業性に優れているうえ、メンテナン
ス性および耐久性にも優れている。破砕および粉砕処理
のための装置だけでなく、熱サイクル処理のための装置
の構造も簡単になる。
ル処理した部分に、クラックを発生させ、この部分を細
かい小片に容易に細分化することができる。このように
複合材を細分化しやすくすることができ、生成される小
片の原料としての取扱いがさらに容易になり、さらに再
利用しやすくすることができる。また破砕および粉砕処
理に用いる装置および機器などの取扱いが容易であり、
破砕および粉砕の作業性に優れているうえ、メンテナン
ス性および耐久性にも優れている。破砕および粉砕処理
のための装置だけでなく、熱サイクル処理のための装置
の構造も簡単になる。
【0094】請求項5記載の本発明によれば、急冷処理
した部分に、クラックを発生させ、この部分を細かい小
片に容易に細分化することができる。このように複合材
を細分化しやすくすることができ、生成される片の原料
としての取扱いがさらに容易になり、さらに再利用しや
すくすることができる。また破砕および粉砕処理に用い
る装置および機器などの取扱いが容易であり、破砕およ
び粉砕の作業性に優れているうえ、メンテナンス性およ
び耐久性にも優れている。破砕および粉砕処理のための
装置だけでなく、急冷処理のための装置の構造も簡単に
なる。
した部分に、クラックを発生させ、この部分を細かい小
片に容易に細分化することができる。このように複合材
を細分化しやすくすることができ、生成される片の原料
としての取扱いがさらに容易になり、さらに再利用しや
すくすることができる。また破砕および粉砕処理に用い
る装置および機器などの取扱いが容易であり、破砕およ
び粉砕の作業性に優れているうえ、メンテナンス性およ
び耐久性にも優れている。破砕および粉砕処理のための
装置だけでなく、急冷処理のための装置の構造も簡単に
なる。
【0095】請求項6記載の本発明によれば、複合材
は、吸湿処理されてクラック内に水が浸入することによ
って、マトリックス樹脂の劣化をさらに促進して、クラ
ックを進展させることができる。したがってさらに破砕
および粉砕処理を容易にすることができる。
は、吸湿処理されてクラック内に水が浸入することによ
って、マトリックス樹脂の劣化をさらに促進して、クラ
ックを進展させることができる。したがってさらに破砕
および粉砕処理を容易にすることができる。
【0096】請求項7記載の本発明によれば、複合材
は、吸湿処理後に凍結処理され、クラック内に浸入した
水が凍結することによって、水が膨張して体積を増加さ
せ、クラックを拡大させることができる。したがってさ
らに破砕および粉砕処理を容易にすることができる。
は、吸湿処理後に凍結処理され、クラック内に浸入した
水が凍結することによって、水が膨張して体積を増加さ
せ、クラックを拡大させることができる。したがってさ
らに破砕および粉砕処理を容易にすることができる。
【0097】請求項8記載の本発明によれば、複合材
は、クラックの発生によって、マトリックス樹脂に微細
な空隙を形成することができるので、マトリックス樹脂
が硬化された後の複合材のマトリックス樹脂内に充填物
を充填することができ、この充填物の充填によって複合
材の特性を変更することができる。このようにマトリッ
クス樹脂が硬化された後の複合材の特性を改善すること
ができるので、成形後の複合材から成る成形品の特性を
改善、たとえば強度および弾性係数などを向上すること
が可能であり、複合材を用いた構造部材、たとえば航空
機および宇宙機の機体などの設計および設計変更が容易
になる。またたとえば既存の構造部材の特性を改善する
ことも可能である。
は、クラックの発生によって、マトリックス樹脂に微細
な空隙を形成することができるので、マトリックス樹脂
が硬化された後の複合材のマトリックス樹脂内に充填物
を充填することができ、この充填物の充填によって複合
材の特性を変更することができる。このようにマトリッ
クス樹脂が硬化された後の複合材の特性を改善すること
ができるので、成形後の複合材から成る成形品の特性を
改善、たとえば強度および弾性係数などを向上すること
が可能であり、複合材を用いた構造部材、たとえば航空
機および宇宙機の機体などの設計および設計変更が容易
になる。またたとえば既存の構造部材の特性を改善する
ことも可能である。
【0098】請求項9記載の本発明によれば、オゾン曝
露処理によって、複合材の全体に、ほぼ均一に分散する
ようにクラックを発生させ、ほぼ均一に特性を改善する
ことができる。したがって特性むらの無い複合材の成形
品を得ることができる。また充填処理に用いる装置およ
び機器などの取扱いが容易であり、充填作業の作業性に
優れているうえ、メンテナンス性および耐久性にも優れ
ている。充填処理のための装置だけでなく、オゾン曝露
処理のための装置の構造も簡単になる。
露処理によって、複合材の全体に、ほぼ均一に分散する
ようにクラックを発生させ、ほぼ均一に特性を改善する
ことができる。したがって特性むらの無い複合材の成形
品を得ることができる。また充填処理に用いる装置およ
び機器などの取扱いが容易であり、充填作業の作業性に
優れているうえ、メンテナンス性および耐久性にも優れ
ている。充填処理のための装置だけでなく、オゾン曝露
処理のための装置の構造も簡単になる。
【0099】請求項10記載の本発明によれば、オゾン
および紫外線曝露処理によって、複合材の全体に、ほぼ
均一に分散するようにクラックを発生させ、ほぼ均一に
特性を改善することができる。したがって特性むらの無
い複合材の成形品を得ることができる。しかもクラック
は、オゾンおよび紫外線の両方によって、より短時間に
より多く発生されるので、複合材を破砕および粉砕する
までの作業をより短時間にかつより容易に行うことがで
きる。また充填処理に用いる装置および機器などの取扱
いが容易であり、充填作業の作業性に優れているうえ、
メンテナンス性および耐久性にも優れている。充填処理
のための装置だけでなく、オゾンおよび紫外線曝露処理
のための装置の構造も簡単になる。
および紫外線曝露処理によって、複合材の全体に、ほぼ
均一に分散するようにクラックを発生させ、ほぼ均一に
特性を改善することができる。したがって特性むらの無
い複合材の成形品を得ることができる。しかもクラック
は、オゾンおよび紫外線の両方によって、より短時間に
より多く発生されるので、複合材を破砕および粉砕する
までの作業をより短時間にかつより容易に行うことがで
きる。また充填処理に用いる装置および機器などの取扱
いが容易であり、充填作業の作業性に優れているうえ、
メンテナンス性および耐久性にも優れている。充填処理
のための装置だけでなく、オゾンおよび紫外線曝露処理
のための装置の構造も簡単になる。
【0100】請求項11記載の本発明によれば、熱サイ
クル処理した部分に、クラックを発生させ、特性を改善
することができる。したがって必要な部分の特性が改善
された複合材の成形品を得ることができる。また充填処
理に用いる装置および機器などの取扱いが容易であり、
充填作業の作業性に優れているうえ、メンテナンス性お
よび耐久性にも優れている。充填処理のための装置だけ
でなく、熱サイクル処理のための装置の構造も簡単にな
る。
クル処理した部分に、クラックを発生させ、特性を改善
することができる。したがって必要な部分の特性が改善
された複合材の成形品を得ることができる。また充填処
理に用いる装置および機器などの取扱いが容易であり、
充填作業の作業性に優れているうえ、メンテナンス性お
よび耐久性にも優れている。充填処理のための装置だけ
でなく、熱サイクル処理のための装置の構造も簡単にな
る。
【0101】請求項12記載の本発明によれば、急冷処
理した部分に、クラックを発生させ、特性を改善するこ
とができる。したがって必要な部分の特性が改善された
複合材の成形品を得ることができる。また充填処理に用
いる装置および機器などの取扱いが容易であり、充填処
理の作業性に優れているうえ、メンテナンス性および耐
久性にも優れている。充填処理のための装置だけでな
く、急冷処理のための装置の構造も簡単になる。
理した部分に、クラックを発生させ、特性を改善するこ
とができる。したがって必要な部分の特性が改善された
複合材の成形品を得ることができる。また充填処理に用
いる装置および機器などの取扱いが容易であり、充填処
理の作業性に優れているうえ、メンテナンス性および耐
久性にも優れている。充填処理のための装置だけでな
く、急冷処理のための装置の構造も簡単になる。
【0102】請求項13記載の本発明によれば、複合材
は、吸湿処理されてクラック内に水が浸入することによ
って、マトリックス樹脂の劣化をさらに促進して、クラ
ックを進展させることができる。したがってさらに特性
の改善を容易にすることができる。
は、吸湿処理されてクラック内に水が浸入することによ
って、マトリックス樹脂の劣化をさらに促進して、クラ
ックを進展させることができる。したがってさらに特性
の改善を容易にすることができる。
【0103】請求項14記載の本発明によれば、複合材
は、吸湿処理後に凍結処理され、クラック内に浸入した
水が凍結することによって、水が膨張して体積を増加さ
せ、クラックを拡大させることができる。したがってさ
らに特性の改善を容易にすることができる。
は、吸湿処理後に凍結処理され、クラック内に浸入した
水が凍結することによって、水が膨張して体積を増加さ
せ、クラックを拡大させることができる。したがってさ
らに特性の改善を容易にすることができる。
【図1】本発明の実施の一形態の複合材の細分化方法を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図2】複合材1を示す断面図である。
【図3】複合材1の製造から廃棄までの流れを示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図4】オゾン曝露処理された複合材1を示す断面図で
ある。
ある。
【図5】オゾン曝露処理の有用性を説明するために複合
材1を示す断面図である。
材1を示す断面図である。
【図6】オゾン曝露処理の有用性を説明するために複合
材1を示す断面図である。
材1を示す断面図である。
【図7】本発明の実施の他の形態の複合材の細分化方法
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図8】本発明の実施のさらに他の形態の複合材の細分
化方法を示すフローチャートである。
化方法を示すフローチャートである。
【図9】本発明の実施のさらに他の形態の複合材の細分
化方法を示すフローチャートである。
化方法を示すフローチャートである。
【図10】本発明の実施のさらに他の形態の複合材の特
性改善を示すフローチャートである。
性改善を示すフローチャートである。
【図11】本発明の実施のさらに他の形態の複合材の特
性改善方法を示すフローチャートである。
性改善方法を示すフローチャートである。
【図12】本発明の実施のさらに他の形態の複合材の特
性改善方法を示すフローチャートである。
性改善方法を示すフローチャートである。
【図13】本発明の実施のさらに他の形態の複合材の特
性改善方法を示すフローチャートである。
性改善方法を示すフローチャートである。
1 複合材 2 マトリックス樹脂 3 強化材 4 繊維 5 クラック 6 複合材の表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平 博仁 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 川上 佳史 兵庫県尼崎市扶桑町1番10号 住友精密工 業株式会社内 (72)発明者 小林 秀光 兵庫県尼崎市扶桑町1番10号 住友精密工 業株式会社内 Fターム(参考) 4D004 AA06 AA50 BA06 CA04 CA22 CA32 CA50 CB13 CB31 DA02 DA06 4F301 AA21 AD02 BA10 BA21 BE09 BE11 BE29 BE41 BF13 CA09 CA22 CA42 CA43 CA45 CA72 4G075 AA07 AA30 AA37 AA62 AA63 BA05 BB06 BB10 BD14 CA02 CA03 CA33 CA62 EA06
Claims (14)
- 【請求項1】 マトリックス樹脂と強化材とが複合され
る複合材に、マトリックス樹脂を劣化させる劣化処理を
して、クラックを発生させ、 クラックが形成された複合材を、破砕および粉砕処理す
ることを特徴とする複合材の細分化方法。 - 【請求項2】 前記劣化処理は、オゾンを含む雰囲気中
に複合材を放置するオゾン曝露処理であることを特徴と
する請求項1記載の複合材の細分化方法。 - 【請求項3】 前記劣化処理は、オゾンを含む雰囲気中
に複合材を放置するとともに、複合材に紫外線を照射す
るオゾンおよび紫外線曝露処理であることを特徴とする
請求項1記載の複合材の細分化方法。 - 【請求項4】 前記劣化処理は、マトリックス樹脂が変
質しない温度範囲内で複合材の加熱および冷却を繰り返
す熱サイクル処理であることを特徴とする請求項1記載
の複合材の細分化方法。 - 【請求項5】 前記劣化処理は、マトリックス樹脂が変
質しない温度範囲内で複合材を加熱した後に急冷する急
冷処理であることを特徴とする急冷処理であることを特
徴とする請求項1記載の複合材の細分化方法。 - 【請求項6】 劣化処理した複合材に吸湿させる吸湿処
理をし、破砕および粉砕処理することを特徴とする請求
項1〜5のいずれかに記載の複合材の細分化方法。 - 【請求項7】 吸湿処理した複合材に氷点以下の温度に
冷却する凍結処理をし、破砕および粉砕処理することを
特徴とする請求項6記載の複合材の細分化方法。 - 【請求項8】 マトリックス樹脂と強化材とが複合され
る複合材に、マトリックス樹脂を劣化させる劣化処理を
して、クラックを発生させ、 形成されたクラック内に所定の機能を与えるための充填
物を充填する充填処理をすることを特徴とする複合材の
特性改善方法。 - 【請求項9】 前記劣化処理は、オゾンを含む雰囲気中
に複合材を放置するオゾン曝露処理であることを特徴と
する請求項8記載の複合材の特性改善方法。 - 【請求項10】 前記劣化処理は、オゾンを含む雰囲気
中に複合材を放置するとともに、複合材に紫外線を照射
するオゾンおよび紫外線曝露処理であることを特徴とす
る請求項8記載の複合材の特性改善方法。 - 【請求項11】 前記劣化処理は、マトリックス樹脂が
変質しない温度範囲内で複合材の加熱および冷却を繰り
返す熱サイクル処理であることを特徴とする請求項8記
載の複合材の特性改善方法。 - 【請求項12】 前記劣化処理は、マトリックス樹脂が
変質しない温度範囲内で複合材を加熱した後に急冷する
急冷処理であることを特徴とする急冷処理であることを
特徴とする請求項8記載の複合材の特性改善方法。 - 【請求項13】 劣化処理した複合材に吸湿させる吸湿
処理をし、充填処理することを特徴とする請求項8〜1
2のいずれかに記載の複合材の特性改善方法。 - 【請求項14】 吸湿処理した複合材に氷点以下の温度
に冷却する凍結処理をし、充填処理することを特徴とす
る請求項13記載の複合材の特性改善方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000170295A JP3307629B2 (ja) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | 複合材の細分化方法 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002083220A Division JP3761161B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 複合材の特性改善方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001347523A true JP2001347523A (ja) | 2001-12-18 |
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ID=18673033
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114539613A (zh) * | 2020-11-24 | 2022-05-27 | 丰田自动车株式会社 | 碳纤维的再循环方法 |
-
2000
- 2000-06-07 JP JP2000170295A patent/JP3307629B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN114539613A (zh) * | 2020-11-24 | 2022-05-27 | 丰田自动车株式会社 | 碳纤维的再循环方法 |
JP2022082861A (ja) * | 2020-11-24 | 2022-06-03 | トヨタ自動車株式会社 | 炭素繊維をリサイクルする方法 |
JP7392639B2 (ja) | 2020-11-24 | 2023-12-06 | トヨタ自動車株式会社 | 炭素繊維をリサイクルする方法 |
CN114539613B (zh) * | 2020-11-24 | 2024-03-19 | 丰田自动车株式会社 | 碳纤维的再循环方法 |
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