JP2019065205A - 炭素繊維回収方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば特許文献1に開示された濃硫酸を含有する樹脂溶解液を、このような繊維強化プラスチック部材に用いた場合、CFRP層の樹脂部とGFRP層の樹脂部とが略同時に溶解してしまう。そのため、樹脂部が溶解した後、残留した炭素繊維とガラス繊維とを分離することが難しい。
なお、炭素繊維にガラス繊維が混入すると、回収した炭素繊維を再利用した部材において、所望の強度が得られない等の不具合が生じる虞がある。
炭素繊維強化プラスチック層上にガラス繊維強化プラスチック層が形成された繊維強化プラスチック部材から炭素繊維を回収する炭素繊維回収方法であって、
前記ガラス繊維強化プラスチック層を貫いて前記炭素繊維強化プラスチック層に至る切込みを前記繊維強化プラスチック部材に形成するステップと、
前記切込みから加温したリン酸含有溶液を浸透させ、前記界面近傍において前記炭素繊維強化プラスチック層と前記ガラス繊維強化プラスチック層とを分離するステップと、
前記ガラス繊維強化プラスチック層が除去された前記炭素繊維強化プラスチック層の樹脂部を樹脂溶解液によって溶解させた後、残留した前記炭素繊維を回収するステップと、を備えたものである。
また、前記樹脂溶解液が濃硫酸を含有してもよい。これによって、GFRP層が除去されたCFRP層の樹脂部の溶解速度を高めることができる。
<繊維強化プラスチック部材の構成>
まず、図1、図2を参照して、第1の実施形態に係る炭素繊維回収方法に供する繊維強化プラスチック部材について説明する。
図1は、第1の実施形態に係る炭素繊維回収方法に供する繊維強化プラスチック部材の全体断面図である。図2は、図1に示された破線円II内の拡大断面図である。
プラスチックライナー101は、水素を封じ込めて収容するための樹脂製容器である。プラスチックライナー101は、例えば厚さ数mm程度のナイロン系樹脂からなる。
次に、図4を参照して、第1の実施形態に係る炭素繊維回収方法について説明する。
図4は、第1の実施形態に係る炭素繊維回収方法を示すフローチャートである。
まず、図4に示すように、繊維強化プラスチック部材10のCFRP層102上に形成されたGFRP層103を貫いてCFRP層102に至る切込みを形成する(ステップST1)。
表1に、全ての実施例1〜4及び比較例1、2の試験条件及び結果を示す。
まず、全ての実施例1〜4及び比較例1、2に共通の試験条件について説明する。
その後、各樹脂溶解液及び試験片が入ったガラス容器内をオイルバスによって表1に示す加熱温度に加温し、各試験片についてCFRP層からGFRP層の分離・除去を試みた。そして、実施例1〜4及び比較例1、2に係る各試験片について、CFRP層へのガラス繊維(GF)の混入有無を確認すると共に、GFRP層が除去されたCFRP層の質量から炭素繊維(CF)の回収歩留まりを求めた。
[実施例1]
濃度85%のリン酸のみからなるリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた。そのため、リン酸濃度は85%である。加熱温度は150℃とした。
実施例1では、CFRP層とGFRP層との界面の樹脂部が優先的に溶解し、CFRP層からGFRP層を界面において分離・除去することができた。CFRP層へのガラス繊維の混入は無く、炭素繊維の回収歩留まりは100%であった。
濃度85%のリン酸と濃硫酸とを7:3の質量比で混合したリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた以外は、実施例1と同条件とした。リン酸濃度は60%(=85%×0.7)である。
実施例2でも、CFRP層からGFRP層を略界面において分離・除去することができた。CFRP層へのガラス繊維の混入は無かった。
他方、濃硫酸を加えたことにより、実施例1に比べ、CFRP層の樹脂部及びGFRP層の樹脂部の溶解も進んだ。そのため、GFRP層及びガラス繊維を除去する際に炭素繊維も一部除去され、炭素繊維の回収歩留まりは90%であった。
濃度85%のリン酸と濃硫酸とを5:5の質量比で混合したリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた以外は、実施例1と同条件とした。リン酸濃度は43%(=85%×0.5)である。
実施例3でも、CFRP層からGFRP層を界面近傍において分離・除去することができた。CFRP層へのガラス繊維の混入は無かった。
他方、実施例2よりも濃硫酸の混合比が大きいため、CFRP層の樹脂部及びGFRP層の樹脂部の溶解も進み、炭素繊維の回収歩留まりは70%であった。
濃度85%のリン酸と濃硫酸とを3:7の質量比で混合したリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた以外は、実施例1と同条件とした。リン酸濃度は26%(=85%×0.3)である。
実施例4でも、CFRP層からGFRP層を界面近傍において分離・除去することができた。CFRP層へのガラス繊維の混入は無かった。
他方、実施例3よりも濃硫酸の混合比が大きいため、CFRP層の樹脂部及びGFRP層の樹脂部の溶解もさらに進み、炭素繊維の回収歩留まりは50%であった。
濃硫酸のみからなる樹脂溶解液を用いた以外は、実施例1と同条件とした。
比較例1では、CFRP層の樹脂部、GFRP層の樹脂部、CFRP層とGFRP層との界面の樹脂部の溶解が同時に進んだ。そのため、CFRP層からGFRP層を界面近傍で分離・除去することができなかった。樹脂溶解液に残留した炭素繊維からガラス繊維を分離・除去することもできないため、ガラス繊維を混入させずに炭素繊維を回収することはできなかった。
ベンジルアルコールに触媒としてリン酸三カリウムを加えた樹脂溶解液を用いた以外は、実施例1と同条件とした。
比較例2では、比較例1よりも溶解進度は遅いが、比較例1と同様に、CFRP層の樹脂部、GFRP層の樹脂部、CFRP層とGFRP層との界面の樹脂部の溶解が同時に進んだ。そのため、CFRP層からGFRP層を界面近傍で分離・除去することができなかった。樹脂溶解液に残留した炭素繊維からガラス繊維を分離・除去することもできないため、ガラス繊維を混入させずに炭素繊維を回収することはできなかった。
また、樹脂溶解液におけるリン酸濃度を60%以上とすることによって、高い歩留まりで炭素繊維を回収することができた。
11 円筒部
12a、12b ドーム部
13a、13b 貫通孔
101 プラスチックライナー
102 CFRP層
103 GFRP層
CF 炭素繊維
GF ガラス繊維
RP1〜RP3 樹脂部
Claims (5)
- 炭素繊維強化プラスチック層上にガラス繊維強化プラスチック層が形成された繊維強化プラスチック部材から炭素繊維を回収する炭素繊維回収方法であって、
前記ガラス繊維強化プラスチック層を貫いて前記炭素繊維強化プラスチック層に至る切込みを前記繊維強化プラスチック部材に形成するステップと、
前記切込みから加温したリン酸含有溶液を浸透させ、前記界面近傍において前記炭素繊維強化プラスチック層と前記ガラス繊維強化プラスチック層とを分離するステップと、
前記ガラス繊維強化プラスチック層が除去された前記炭素繊維強化プラスチック層の樹脂部を樹脂溶解液によって溶解させた後、残留した前記炭素繊維を回収するステップと、を備えた、
炭素繊維回収方法。 - 前記切込みから加温した前記リン酸含有溶液を浸透させる際、
前記繊維強化プラスチック部材を前記リン酸含有溶液に浸漬させる、
請求項1に記載の炭素繊維回収方法。 - 前記切込みから加温した前記リン酸含有溶液を浸透させる際、
前記繊維強化プラスチック部材の表面に前記リン酸含有溶液を塗布する、
請求項1に記載の炭素繊維回収方法。 - 前記リン酸含有溶液におけるリン酸濃度を60%以上とする、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の炭素繊維回収方法。 - 前記樹脂溶解液が濃硫酸を含有する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の炭素繊維回収方法。
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