JP5498144B2 - Collection method of carbon fiber - Google Patents

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Description

本発明は、炭素繊維の回収方法に関する。更に詳しくは、炭素繊維強化プラスチック(以下、単に「CFRP」ともいう)中のプラスチックを除去して炭素繊維の回収を行うことができる炭素繊維の回収方法に関する。   The present invention relates to a carbon fiber recovery method. More specifically, the present invention relates to a carbon fiber recovery method capable of recovering carbon fiber by removing plastic in a carbon fiber reinforced plastic (hereinafter also simply referred to as “CFRP”).

従来、過熱水蒸気は、大型のセラミックス成形体の乾燥、粉体処理、金型の表面改質、水素製造装置、食品加工(加熱、乾燥、解凍、焼き、蒸し、殺菌、滅菌、脱臭等)等の分野に広く展開されている。そして、近年は、下記特許文献1〜3に開示されるように、過熱水蒸気をリサイクルに利用する試みがなされている。また、過熱水蒸気発生装置としては下記特許文献4が知られている。   Conventionally, superheated steam has been used for drying large ceramic molded bodies, powder processing, mold surface modification, hydrogen production equipment, food processing (heating, drying, thawing, baking, steaming, sterilization, sterilization, deodorization, etc.), etc. Widely deployed in the field. In recent years, as disclosed in Patent Documents 1 to 3 below, attempts have been made to use superheated steam for recycling. Moreover, the following patent document 4 is known as a superheated steam generator.

特開2004−189848号公報JP 2004-189848 A 特開2007−071452号公報JP 2007-071452 A 特開2006−326383号公報JP 2006-326383 A 特開2008−201625号公報JP 2008-201625 A

前記特許文献1は、炭化処理方法及び炭化処理システムに関する。この特許文献1には、繊維強化プラスチック(FRP)を炭化させたうえで、振動ミルなどの分離装置を併用することで活性炭と繊維(ガラス)とに分離できるとの記載がある。しかし、この装置及びシステムは炭化を目的とするものであるために樹脂分は炭化されてしまい、残存する炭化物を除去する必要を生じることが問題となる。更に、再利用可能な形態でCFRPから炭素繊維を回収することについては何ら検討されていない。   Patent Document 1 relates to a carbonization processing method and a carbonization processing system. This Patent Document 1 describes that carbon fiber-reinforced plastic (FRP) can be carbonized and separated into activated carbon and fiber (glass) by using a separating device such as a vibration mill together. However, since this apparatus and system are intended for carbonization, the resin component is carbonized, and there is a problem that it is necessary to remove the remaining carbide. Furthermore, no consideration has been given to recovering carbon fiber from CFRP in a reusable form.

また、特許文献2は、高温水蒸気発生装置に関する。この特許文献2には、FRP破砕物に過熱水蒸気を当射すると樹脂分が気化して残留物としてガラス繊維が残るとの記載がある。しかし、一般的な記載に留まっており、この装置を利用して、FRP破砕物の樹脂分の炭化を抑制しつつ、ガラス繊維を回収できる方法については検討はなされておらず、まして、再利用可能な形態でCFRPから炭素繊維を回収することについては何ら検討されていない。   Patent Document 2 relates to a high-temperature steam generator. In this Patent Document 2, there is a description that when superheated steam is irradiated on the FRP crushed material, the resin component is vaporized and glass fiber remains as a residue. However, there is no general description, and no investigation has been made on a method for recovering glass fibers while suppressing the carbonization of the resin content of the FRP crushed material using this device. No attempt has been made to recover carbon fiber from CFRP in a possible form.

更に、特許文献3は、廃車のリサイクル処理方法に関する。この特許文献3には、550℃までの過熱水蒸気を用いて過熱することで、ポリエチレン、ポリプロピレン等のほとんどの樹脂類が熱分解、気化が終了するとの記載があるものの、熱分解されずに残る熱硬化性樹脂類、FRP系の樹脂類は最終的には炭化物となって残るとの記載がある。しかし、この処理方法は記載の通り、特に熱硬化性樹脂は炭化されてしまうために、残存する炭化物を除去する必要を生じることが問題となる。更に、再利用可能な形態でCFRPから炭素繊維を回収することについては何ら検討されていない。   Further, Patent Document 3 relates to a method for recycling a scrap car. Although this patent document 3 describes that most resins such as polyethylene and polypropylene are thermally decomposed and vaporized by heating with superheated steam up to 550 ° C., they remain without being thermally decomposed. There is a description that thermosetting resins and FRP-based resins eventually remain as carbides. However, as described above, since the thermosetting resin is carbonized as described above, it becomes a problem that it is necessary to remove the remaining carbide. Furthermore, no consideration has been given to recovering carbon fiber from CFRP in a reusable form.

本発明の目的は、炭素繊維強化プラスチックから炭素繊維を再利用可能に取り出すことができる炭素繊維の回収方法を提供することを目的とする。特に炭素繊維強化プラスチックを過熱水蒸気処理するにあたって、炭素繊維強化プラスチックを構成するプラスチックの炭化を抑制して、炭素繊維を回収できる炭素繊維の回収方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for recovering carbon fibers that allows carbon fibers to be extracted from carbon fiber reinforced plastics in a reusable manner. In particular, an object of the present invention is to provide a carbon fiber recovery method capable of recovering carbon fiber by suppressing carbonization of the plastic constituting the carbon fiber reinforced plastic when the carbon fiber reinforced plastic is subjected to superheated steam treatment.

本発明は、以下に示される。
〈1〉炭素繊維を束ねた繊維束によって形成された炭素繊維基布が積層された積層炭素繊維基布を備えた炭素繊維強化プラスチックを含む被処理体を800℃以上の過熱水蒸気にて処理することにより、前記炭素繊維強化プラスチック中のプラスチックを除去して、前記積層炭素繊維基布の基布層間を剥離しつつ、前記繊維束を維持して前記炭素繊維を回収することを特徴とする炭素繊維の回収方法。
〈2〉前記処理前の前記炭素繊維強化プラスチック中に含まれるプラスチックを100質量%とした場合に、前記処理では前記プラスチックの68〜80質量%を除去するとともに20〜32質量%を残存させる前記〈1〉記載の炭素繊維の回収方法。
〈3〉前記処理は常圧下で行う前記〈〉又は〈〉の炭素繊維の回収方法。
〈3〉水蒸気を導入する導入部と、
前記水蒸気を800℃以上に加熱して過熱水蒸気とするヒータ部と、
前記被処理体を保持する保持部と、
前記過熱水蒸気を排出する排出部と、を、前記水蒸気の上流側から下流側に向かって順に備え、
前記ヒータ部は、発熱体と、内部に前記発熱体が収容された収容体と、前記収容体の外側に巻回して配置された励磁コイルと、を備え、
前記発熱体が下記一般式(1)で表される電磁誘導型発熱体成形材料からなる炭素繊維の回収装置を用いて行う前記〈1〉乃至〈3〉のうちのいずれかに記載の炭素繊維の回収方法。
La 1−x 3−y ・・・ (1)
〔式中、M は、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれた少なくとも1種の元素であり、M は、Cr、Co及びMnから選ばれた少なくとも1種の元素であり、0<x≦0.5、且つ、0≦y≦0.1である。〕
The present invention is shown below.
<1> An object to be treated including carbon fiber reinforced plastic provided with a laminated carbon fiber base fabric formed by laminating carbon fiber base fabrics formed by bundles of carbon fibers is treated with superheated steam at 800 ° C. or higher. By removing the plastic in the carbon fiber reinforced plastic, the carbon fiber is recovered while maintaining the fiber bundle while peeling the base fabric layer of the laminated carbon fiber base fabric Fiber recovery method.
<2> When the plastic contained in the carbon fiber reinforced plastic before the treatment is 100% by mass, the treatment removes 68 to 80% by mass of the plastic and leaves 20 to 32% by mass. <1> The method for recovering a carbon fiber according to <1>.
<3> The carbon fiber recovery method according to < 1 > or < 2 >, wherein the treatment is performed under normal pressure.
<3> an introduction part for introducing water vapor;
A heater unit that heats the water vapor to 800 ° C. or higher to form superheated water vapor;
A holding unit for holding the object to be processed;
A discharge part for discharging the superheated steam, and in order from the upstream side to the downstream side of the steam,
The heater unit includes a heating element, a container in which the heating element is housed, and an excitation coil that is wound around the outside of the container.
Carbon fiber in any one of said <1> thru | or <3> performed using the collection | recovery apparatus of the carbon fiber which the said heat generating body becomes from the electromagnetic induction type heat generating body molding material represented by following General formula (1). Recovery method.
La 1-x M 1 x M 2 O 3-y (1)
[Wherein, M 1 is at least one element selected from Mg, Ca, Sr and Ba, M 2 is at least one element selected from Cr, Co and Mn, and 0 < x ≦ 0.5 and 0 ≦ y ≦ 0.1. ]

炭素繊維の回収装置によれば、炭素繊維強化プラスチックから炭素繊維を再利用可能に取り出すことができる。特に炭素繊維強化プラスチックを過熱水蒸気処理するにあたって、炭素繊維強化プラスチックを構成するプラスチックの炭化を抑制して、炭素繊維を回収できる。
炭素繊維を束ねた繊維束を備え、前記処理ではプラスチックの68〜80質量%を除去するとともに20〜32質量%を残存させ、繊維束の形態を保った状態で炭素繊維を回収する場合は、とりわけ再利用性に優れた炭素繊維を回収できる。特に長繊維の炭素繊維であっても、その形態を損なうことなく、短時間で炭素繊維の回収を行うことができる。
本発明の炭素繊維の回収方法によれば、炭素繊維強化プラスチックから炭素繊維を再利用可能に取り出すことができる。特に炭素繊維強化プラスチックを過熱水蒸気処理するにあたって、炭素繊維強化プラスチックを構成するプラスチックの炭化を抑制して、炭素繊維を回収できる。
炭素繊維を束ねた繊維束を備え、前記処理ではプラスチックの68〜80質量%を除去するとともに20〜32質量%を残存させ、繊維束の形態を保った状態で炭素繊維を回収する場合は、とりわけ再利用性に優れた炭素繊維を回収できる。特に長繊維の炭素繊維であっても、その形態を損なうことなく、短時間で炭素繊維の回収を行うことができる。
According to the carbon fiber recovery device, the carbon fiber can be extracted from the carbon fiber reinforced plastic in a reusable manner. In particular, when the carbon fiber reinforced plastic is subjected to the superheated steam treatment, the carbon fiber can be recovered by suppressing carbonization of the plastic constituting the carbon fiber reinforced plastic.
In the case of providing a fiber bundle in which carbon fibers are bundled and removing 68 to 80% by mass of the plastic in the above treatment and leaving 20 to 32% by mass, and collecting the carbon fiber in a state of maintaining the form of the fiber bundle, In particular, carbon fibers excellent in reusability can be recovered. In particular, even a long carbon fiber can be collected in a short time without impairing its form.
According to the carbon fiber recovery method of the present invention, the carbon fiber can be extracted from the carbon fiber reinforced plastic in a reusable manner. In particular, when the carbon fiber reinforced plastic is subjected to the superheated steam treatment, the carbon fiber can be recovered by suppressing carbonization of the plastic constituting the carbon fiber reinforced plastic.
In the case of providing a fiber bundle in which carbon fibers are bundled and removing 68 to 80% by mass of the plastic in the above treatment and leaving 20 to 32% by mass, and collecting the carbon fiber in a state of maintaining the form of the fiber bundle, In particular, carbon fibers excellent in reusability can be recovered. In particular, even a long carbon fiber can be collected in a short time without impairing its form.

炭素繊維の回収装置の一例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of the collection | recovery apparatus of carbon fiber. 炭素繊維の回収装置の他例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the other example of the collection | recovery apparatus of carbon fiber. 炭素繊維の回収装置の更に他例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the other example of the collection | recovery apparatus of carbon fiber. 発熱体の構造の一例を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows an example of the structure of a heat generating body. 発熱体の構造の他例を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows the other example of the structure of a heat generating body. 集成発熱体の一例を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows an example of an integrated heat generating body. 図6に示す集成発熱体の模式的な平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view of the assembled heating element shown in FIG. 6. 集成発熱体の他例を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows the other example of an assembly heat generating body. 集成発熱体の更に他例を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows the further another example of a laminated heat generating body. 保持部の形態の一例を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows an example of the form of a holding | maintenance part. 保持部の形態の他例を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows the other example of the form of a holding | maintenance part.

以下、本発明を図1〜11を用いて詳しく説明する。
[1]炭素繊維の回収装置
本発明で用いる炭素繊維の回収装置10(以下、単に「装置10」ともいう)は、水蒸気を導入する導入部11aと、
前記水蒸気を800℃以上に加熱して過熱水蒸気とするヒータ部12と、
炭素繊維強化プラスチックを含む被処理体を保持する保持部13と、を備えた炭素繊維の回収装置であって、
前記被処理体を前記過熱水蒸気にて処理することにより、前記炭素繊維強化プラスチック中のプラスチックを除去して炭素繊維を回収することを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[1] Carbon Fiber Recovery Device A carbon fiber recovery device 10 (hereinafter, also simply referred to as “device 10”) used in the present invention includes an introduction part 11a for introducing water vapor,
A heater unit 12 for heating the water vapor to 800 ° C. or higher to form superheated water vapor;
A carbon fiber recovery device comprising: a holding unit 13 that holds a target object including carbon fiber reinforced plastic;
By treating the object to be treated with the superheated steam, the plastic in the carbon fiber reinforced plastic is removed and the carbon fiber is recovered.

これらの導入部11a、ヒータ部12及び保持部13の位置関係は特に限定されないが、通常、水蒸気の温度の低い側から、導入部11a、ヒータ部、保持部13の順に配置される。即ち、水蒸気の上流側から下流側に向かって、導入部11a、ヒータ部、保持部13の順に配置される。また、これらの各部は互いに隣接されてもよいが、他部を介在してもよい。以下に、各部を説明する。   The positional relationship among the introduction part 11a, the heater part 12 and the holding part 13 is not particularly limited, but usually, the introduction part 11a, the heater part, and the holding part 13 are arranged in this order from the low water vapor temperature side. That is, the introduction part 11a, the heater part, and the holding part 13 are arranged in this order from the upstream side to the downstream side of the water vapor. These parts may be adjacent to each other, but other parts may be interposed. Each part will be described below.

前記「導入部(11a)」は、水蒸気を導入するものである。この導入部の形状及び大きさ等は特に限定されない。また、ここでいう水蒸気は、通常、飽和水蒸気であるが、800℃未満の過熱水蒸気を導入してもよい。   The “introducing section (11a)” is for introducing water vapor. The shape and size of the introduction part are not particularly limited. The water vapor here is usually saturated water vapor, but superheated water vapor of less than 800 ° C. may be introduced.

前記「ヒータ部(12)」は、導入部11aから導入された水蒸気を800℃以上の過熱水蒸気に加熱するものである。このヒータ部の構成は特に限定されず、例えば、電磁誘導方式、加圧加熱方式等の種々の方式を採用したヒータ部が挙げられる。これらは1種のみ用いてもよく2種以上を併用してもよいが、これらのなかでも、電磁誘導方式を採用したヒータ部12が好ましい。   The “heater part (12)” heats the steam introduced from the introduction part 11a to superheated steam at 800 ° C. or higher. The structure of this heater part is not specifically limited, For example, the heater part which employ | adopted various systems, such as an electromagnetic induction system and a pressurization heating system, is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, the heater unit 12 employing an electromagnetic induction method is preferable.

電磁誘導方式を採用したヒータ部12としては、図1及び図2が例示される。このヒータ部12(即ち、電磁誘導ヒータ部12)は、例えば、発熱体121と、内部に発熱体121が収容された収容体124と、収容体124の外側に巻回して配置された励磁コイル125と、を備えて構成される。
このうち発熱体121は、励磁コイル125への通電に伴い電磁誘導されて発熱されるものである。そして、発熱体121は、電磁誘導により、900℃程度の高い温度にまで、自身が分解、変質、脱ガス、変形粒成長等することなく発熱させることができるものである。
また、収容部124は、発熱体121と励磁コイル125との間に介在されると共に、発熱体121を収容する容器である。
更に、収容体124は水蒸気及び過熱水蒸気を外部で開放しないための流路としても機能する。励磁コイル125は発熱体121を電磁誘導により発熱させるためのコイルである。
As the heater part 12 which employ | adopted the electromagnetic induction system, FIG.1 and FIG.2 is illustrated. The heater unit 12 (that is, the electromagnetic induction heater unit 12) includes, for example, a heating element 121, a container 124 in which the heating element 121 is accommodated, and an exciting coil that is wound around the outer side of the container 124. 125.
Among them, the heating element 121 is heated by electromagnetic induction with energization of the exciting coil 125. The heating element 121 can generate heat up to a high temperature of about 900 ° C. without being decomposed, altered, degassed, deformed grain growth or the like by electromagnetic induction.
The accommodating portion 124 is a container that accommodates the heating element 121 while being interposed between the heating element 121 and the exciting coil 125.
Furthermore, the container 124 also functions as a flow path for preventing the water vapor and superheated water vapor from being opened to the outside. The exciting coil 125 is a coil for causing the heating element 121 to generate heat by electromagnetic induction.

前記発熱体121を成形する材料は電磁誘導により発熱される材料であれば特に限定されないが、本発明の炭素繊維の回収装置10においては、下記電磁誘導型発熱体成形材料(以下、単に「成形材料」ともいう)からなる。成形材料は、例えば、下記一般式(1)で表される化合物(以下、「特定酸化物」ともいう)が好ましい。
La1−x 3−y (1)
〔式中、Mは、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれた少なくとも1種の元素であり、Mは、Cr、Co及びMnから選ばれた少なくとも1種の元素であり、0<x≦0.5、且つ、0≦y≦0.1である。〕
The material for forming the heating element 121 is not particularly limited as long as it is a material that generates heat by electromagnetic induction. However, in the carbon fiber recovery device 10 of the present invention, the following electromagnetic induction heating element molding material (hereinafter simply referred to as “molding”). Material)). As the molding material, for example, a compound represented by the following general formula (1) (hereinafter also referred to as “specific oxide”) is preferable.
La 1-x M 1 x M 2 O 3-y (1)
[Wherein, M 1 is at least one element selected from Mg, Ca, Sr and Ba, M 2 is at least one element selected from Cr, Co and Mn, and 0 < x ≦ 0.5 and 0 ≦ y ≦ 0.1. ]

この特定酸化物において、元素Mは、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれた少なくとも1種であり、これらのうちの1種のみであってよいし、2種以上の組合せであってもよい。本発明において元素Mは、Srを含むことが好ましく、この場合の特定酸化物は、下記一般式(3)及び(4)で表すことができる。
La1−xSr3−y (3)
La1−xSrxz11 x−xz3−y (4)
〔但し、M11は、Mg、Ca及びBaから選ばれた少なくとも1種の元素であり、Mは、Cr、Co及びMnから選ばれた少なくとも1種の元素であり、0<x≦0.5、0≦y≦0.1、且つ、0.5≦z<1である。〕
上記一般式(3)及び(4)で表される特定酸化物は、単独で用いてよいし、組み合わせて用いてもよい。
In this specific oxide, the element M 1 is at least one selected from Mg, Ca, Sr and Ba, and may be only one of these, or a combination of two or more. Good. In the present invention, the element M 1 preferably contains Sr, and the specific oxide in this case can be represented by the following general formulas (3) and (4).
La 1-x Sr x M 2 O 3-y (3)
La 1-x Sr xz M 11 x-xz M 2 O 3-y (4)
[However, M 11 is at least one element selected from Mg, Ca, and Ba, and M 2 is at least one element selected from Cr, Co, and Mn, and 0 <x ≦ 0. 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.1, and 0.5 ≦ z <1. ]
The specific oxides represented by the general formulas (3) and (4) may be used alone or in combination.

また、上記一般式(1)、(3)及び(4)で表される特定酸化物において、元素Mは、Cr、Co及びMnから選ばれた少なくとも1種であり、これらのうちの1種のみであってよいし、2種以上の組合せであってもよい。本発明において元素Mは、Mnを含むことが好ましい。 Similarly, the general formula (1), (3) and (4) the specific oxide represented by the element M 2 is at least one selected Cr, Co and Mn, 1 of these It may be a seed alone or a combination of two or more. In the present invention, the element M 2 preferably contains Mn.

上記一般式(1)、(3)及び(4)で表される特定酸化物において、電磁誘導により発熱(特に800℃以上に発熱)させたときの安定性の観点から、0<x≦0.5である。また、長期及び繰り返し使用可能等の観点から、好ましくは0<x≦0.4、より好ましくは0.1≦x≦0.3である。   In the specific oxides represented by the above general formulas (1), (3), and (4), 0 <x ≦ 0 from the viewpoint of stability when heat is generated by electromagnetic induction (particularly heat generated at 800 ° C. or more). .5. Further, from the viewpoint of long-term use and repeated use, it is preferably 0 <x ≦ 0.4, more preferably 0.1 ≦ x ≦ 0.3.

本発明においては、特定酸化物は、上記一般式(1)において、元素MがSrである化合物、即ち、上記一般式(3)で表される化合物であって、元素MがMnであり、且つ、0.1≦x≦0.3である化合物であることが好ましい。成形材料がこの化合物を含むと、電磁誘導により、800℃以上の高温域の所望の温度に発熱させやすく、この温度において過熱水蒸気を生成させる際の耐食性に特に優れる。
尚、この成形材料は、前記特定酸化物を含む以外に、特定酸化物の製造に際して生成した不可避的不純物及び下記一般式(5)で表される酸化物を含有してもよい。
LaM3−y (5)
〔式中、Mは、Cr、Co及びMnから選ばれた少なくとも1種の元素であり、且つ、0≦y≦0.1である。〕
In the present invention, the specific oxide is a compound in which the element M 1 is Sr in the general formula (1), that is, a compound represented by the general formula (3), and the element M 2 is Mn. And preferably a compound satisfying 0.1 ≦ x ≦ 0.3. When the molding material contains this compound, it is easy to generate heat to a desired temperature in a high temperature range of 800 ° C. or higher due to electromagnetic induction, and is particularly excellent in corrosion resistance when generating superheated steam at this temperature.
In addition to the specific oxide, the molding material may contain inevitable impurities generated during the production of the specific oxide and an oxide represented by the following general formula (5).
LaM 2 O 3-y (5)
[Wherein M 2 is at least one element selected from Cr, Co and Mn, and 0 ≦ y ≦ 0.1. ]

成形材料に含まれる特定酸化物の含有割合は、すべての化合物の合計を100質量%とした場合、好ましくは80質量%以上、より好ましくは95〜100質量%である。この特定酸化物の含有割合が高いほど、800℃以上の高い発熱温度に対する安定性に優れる。   The content ratio of the specific oxide contained in the molding material is preferably 80% by mass or more, more preferably 95 to 100% by mass, when the total of all the compounds is 100% by mass. The higher the content ratio of this specific oxide, the better the stability to a high exothermic temperature of 800 ° C. or higher.

更に、この成形材料からなる発熱体は、その表面に配された、下記一般式(2)で表される化合物を含む被覆部を備えることができる(この被覆部を備える場合、発熱体の前記特定酸化物からなる部位を基部というものとする)。この被覆部は1層のみからなってもよく、2層以上からなってもよい。
La・n(SiO) (2)
〔式中、nは、1以上2以下の数である。〕
Furthermore, the heating element made of this molding material can be provided with a coating portion disposed on the surface thereof and containing a compound represented by the following general formula (2) (when this coating portion is provided, A portion made of a specific oxide is called a base). This covering part may consist of only one layer or may consist of two or more layers.
La 2 O 3 · n (SiO 2 ) (2)
[In the formula, n is a number of 1 or more and 2 or less. ]

前記被覆部は、前記基部の表面を覆う部分(層)であり、前記一般式(2)で表される化合物を含む。即ち、被覆部は、前記一般式(2)で表される化合物のみからなる部分であってよいし、前記一般式(2)で表される化合物と、他の化合物とからなる部分であってもよい。前記一般式(2)で表される化合物の含有量は、発熱体の耐久性の観点から、被覆部を構成する化合物の全量に対して、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、特に好ましくは65〜100質量%である。   The said coating | coated part is a part (layer) which covers the surface of the said base, and contains the compound represented by the said General formula (2). That is, the covering portion may be a portion composed only of the compound represented by the general formula (2), or a portion composed of the compound represented by the general formula (2) and another compound. Also good. The content of the compound represented by the general formula (2) is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass, with respect to the total amount of the compounds constituting the covering portion, from the viewpoint of durability of the heating element. As mentioned above, More preferably, it is 60 mass% or more, Most preferably, it is 65-100 mass%.

被覆部に含まれる、前記一般式(2)で表される化合物は、1種のみであってよいし、2種以上であってもよい。前記一般式(2)において、n=1及びn=2の場合の化合物、即ち、La・SiO及びLa・2SiOは、安定化合物である。また、1<n<2の化合物の場合、この構成の成形材料を、電磁誘導の利用による発熱体として用いると、時間とともに、n=1及び/又はn=2の化合物に変化する傾向にある。
前記被覆部を構成する一般式(2)で表される化合物の構造は、X線回折により、同定(定性分析)される。
The compound represented by the general formula (2) contained in the covering portion may be only one type or two or more types. In the general formula (2), compounds in the case of n = 1 and n = 2, that is, La 2 O 3 .SiO 2 and La 2 O 3 .2SiO 2 are stable compounds. Further, in the case of a compound of 1 <n <2, when the molding material having this configuration is used as a heating element by using electromagnetic induction, it tends to change to a compound of n = 1 and / or n = 2 with time. .
The structure of the compound represented by the general formula (2) constituting the covering portion is identified (qualitative analysis) by X-ray diffraction.

前記被覆部には、前記一般式(2)で表される化合物以外に、例えば、下記一般式(6)で表される他の化合物を含むことができる。
p(MO)・q(SiO) (6)
〔式中、MOは、Cr、Co及びMnから選ばれた少なくとも1種の元素Mの酸化物の1種又は2種以上であり、且つ、0≦p/q≦10である。〕
この一般式(6)の構造はX線回折により、同定(定性分析)される。
In addition to the compound represented by the general formula (2), for example, the covering portion may include another compound represented by the following general formula (6).
p (M 2 O) · q (SiO 2 ) (6)
[Wherein, M 2 O is one or more of oxides of at least one element M 2 selected from Cr, Co, and Mn, and 0 ≦ p / q ≦ 10. ]
The structure of the general formula (6) is identified (qualitative analysis) by X-ray diffraction.

本発明に用いる発熱体においては、前記一般式(6)で表される化合物を構成する元素Mは、前記基部に含まれる特定酸化物(前記一般式(1)で表される化合物)を構成する元素Mと同一元素を含むことが好ましい。例えば、前記特定酸化物がLa1−xSrMnOである場合には、他の化合物を表す前記一般式(6)における元素MがMnであることが好ましい。即ち、前記一般式(6)で表される他の化合物としては、下記式(7)が挙げられる。
(MnO)・p(Mn)・q(SiO) (7)
前記一般式(7)において、p=1のとき、好ましくは0≦p≦3、0.5≦q≦1である。
In the heat generating element used in the present invention, the element M 2 constituting the compound represented by the general formula (6) the particular oxide contained in said base (the compound represented by the general formula (1)) preferably contains an element M 2 the same elements constituting. For example, when the specific oxide is La 1-x Sr x MnO 3 , the element M 2 in the general formula (6) representing another compound is preferably Mn. That is, the other compound represented by the general formula (6) includes the following formula (7).
p 1 (MnO) · p 2 (Mn 2 O 3 ) · q (SiO 2 ) (7)
In the general formula (7), when p 1 = 1, preferably 0 ≦ p 2 ≦ 3 and 0.5 ≦ q ≦ 1.

この被覆部の厚さは、電磁誘導を利用した発熱体としての安定性、発熱体自身と被覆部との熱膨張係数差の影響を軽減する等の観点から、好ましくは0.5〜50μm、より好ましくは1〜10μm、更に好ましくは2〜5μmである。
この被覆部の形成方法は、特に限定されないが、後述するポリシラザンを用いた方法、ゾルゲル法、溶射法等が挙げられる。このうちポリシラザンを用いた方法とは、前記一般式(1)で表される化合物を含む成形体を得る成形体作製工程と、ポリシラザンを含む溶液を用いて、前記成形体の表面にポリシラザンを含む塗膜を形成する塗膜形成工程と、前記塗膜を、熱処理し、前記一般式(2)で表される化合物を含む皮膜を形成する皮膜化工程と、を備えて得る方法である。
The thickness of the covering portion is preferably 0.5 to 50 μm from the viewpoint of stability as a heating element using electromagnetic induction, reducing the influence of the difference in thermal expansion coefficient between the heating element itself and the covering portion, and the like. More preferably, it is 1-10 micrometers, More preferably, it is 2-5 micrometers.
The method for forming the covering portion is not particularly limited, and examples thereof include a method using polysilazane described later, a sol-gel method, a thermal spraying method, and the like. Among these, the method using polysilazane includes a molded body preparation step for obtaining a molded body containing the compound represented by the general formula (1) and a polysilazane on the surface of the molded body using a solution containing polysilazane. A coating film forming step for forming a coating film, and a film forming step for heat-treating the coating film to form a film containing the compound represented by the general formula (2).

前記成形体作製工程は、前記特定酸化物を含む成形体を得る工程である。この工程においては、特定酸化物からなる粉末を含む原料組成物(成形用バインダー、焼結助剤等を含んでもよい)を、金型プレス、CIP等のプレス成形等に供して所定の形状体(棒体、線体、板体、球体、多面体等)とし、これを、大気等の酸素含有雰囲気、又は、真空雰囲気にて、例えば、1,200℃〜1,600℃の温度で熱処理することにより、成形体とすることができる。   The said molded object preparation process is a process of obtaining the molded object containing the said specific oxide. In this step, a raw material composition containing a powder made of a specific oxide (which may contain a molding binder, a sintering aid, etc.) is subjected to press molding such as a die press, CIP, etc., and has a predetermined shape. (Rod, wire, plate, sphere, polyhedron, etc.), and this is heat-treated at a temperature of, for example, 1,200 ° C. to 1,600 ° C. in an oxygen-containing atmosphere such as air or a vacuum atmosphere. By this, it can be set as a molded object.

前記塗膜形成工程において、ポリシラザンを含む溶液(以下、「ポリシラザン溶液」という。)を用いて、前記成形体の表面にポリシラザンを含む塗膜が形成される。
前記ポリシラザンは、下記一般式(8)で表される単位を含み、数平均分子量が、好ましくは30,000〜120,000、より好ましくは32,000〜80,000、更に好ましくは36,000〜54,000の化合物である。

Figure 0005498144

〔式中、R、R及びRは、互いに同一又は異なって、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、フルオロアルキル基、アルキルアミノ基又はアルキルシリル基である。〕 In the coating film forming step, a coating film containing polysilazane is formed on the surface of the molded body using a solution containing polysilazane (hereinafter referred to as “polysilazane solution”).
The polysilazane includes a unit represented by the following general formula (8), and the number average molecular weight is preferably 30,000 to 120,000, more preferably 32,000 to 80,000, and still more preferably 36,000. ~ 54,000 compounds.
Figure 0005498144

[Wherein, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different from each other, and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a fluoroalkyl group, an alkylamino group or an alkylsilyl group. ]

前記ポリシラザン溶液における溶媒は、ポリシラザンを溶解する化合物が好ましく、トルエン、キシレン、メシチレン、2−ブタノン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。これらは、単独で用いてよいし、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。
前記ポリシラザン溶液におけるポリシラザンの濃度は、特に限定されない。
前記ポリシラザン溶液は、市販品を用いることができ、例えば、AZエレクトロニックマテリアルズ社製ポリシラザン溶液「NN310−30」(商品名)を用いることができる。
前記塗膜形成工程において、塗膜の形成方法は、特に限定されず、ディッピング法、スプレー法、スピンコート法等が適用される。また、塗膜形成時の温度も、特に限定されず、室温等とすることができる。
The solvent in the polysilazane solution is preferably a compound that dissolves polysilazane, and examples thereof include toluene, xylene, mesitylene, 2-butanone, methyl isobutyl ketone, and propylene glycol monomethyl ether acetate. These may be used alone or in combination of two or more.
The concentration of polysilazane in the polysilazane solution is not particularly limited.
A commercial item can be used for the said polysilazane solution, for example, the polysilazane solution "NN310-30" (brand name) by AZ Electronic Materials can be used.
In the coating film forming step, the method for forming the coating film is not particularly limited, and a dipping method, a spray method, a spin coating method, or the like is applied. Moreover, the temperature at the time of coating film formation is not specifically limited, either, Room temperature etc. can be used.

次に、皮膜化工程により、前記成形体の表面の塗膜が熱処理され、前記一般式(2)で表される化合物を含む皮膜が形成される。この工程においては、ポリシラザンが、それ自身の又は水分との反応によって分解されて、Si−O−Siネットワークが形成されると同時に、このSi元素と、前記成形体を構成する前記一般式(1)で表される化合物におけるLa元素とからなる複合酸化物、即ち、前記一般式(2)で表される化合物が形成される。尚、前記一般式(1)で表される化合物の種類によっては、前記一般式(6)で表される化合物が皮膜(被覆部)中に併存する場合がある。   Next, in the film forming step, the coating film on the surface of the molded body is heat-treated to form a film containing the compound represented by the general formula (2). In this step, polysilazane is decomposed by reaction with itself or with water to form a Si—O—Si network, and at the same time, the Si element and the general formula (1) constituting the molded body are formed. ), A compound oxide composed of La element, that is, a compound represented by the general formula (2) is formed. Depending on the type of the compound represented by the general formula (1), the compound represented by the general formula (6) may coexist in the film (coating portion).

前記皮膜化工程において、熱処理条件としては、温度は、好ましくは900℃〜1,500℃の範囲、より好ましくは1,100℃〜1,300℃の範囲であり、雰囲気は、大気等の酸素含有雰囲気が好ましい。前記温度において、昇温、温度の保持、降温等を組み合わせてもよい。尚、熱処理時間は、前記成形体の大きさ、塗膜の厚さ等によって、適宜、選択される。   In the film forming step, the heat treatment condition is that the temperature is preferably in the range of 900 ° C. to 1,500 ° C., more preferably in the range of 1,100 ° C. to 1,300 ° C., and the atmosphere is oxygen such as air. A containing atmosphere is preferred. The above temperature may be combined with temperature rise, temperature maintenance, temperature drop, and the like. The heat treatment time is appropriately selected depending on the size of the molded body, the thickness of the coating film, and the like.

前記塗膜形成工程及び前記皮膜化工程は、各々複数回行ってもよい。この場合、得られた成形材料における皮膜部は、前記一般式(2)で表される化合物を含むものの、皮膜部の元素分布を断面方向で調べると、傾斜構造を有する場合がある。   Each of the coating film forming step and the film forming step may be performed a plurality of times. In this case, although the film part in the obtained molding material contains the compound represented by the general formula (2), when the element distribution of the film part is examined in the cross-sectional direction, it may have an inclined structure.

前記発熱体121の形状は、特に限定されず、定形体及び不定形体のいずれでもよい。更に、多孔質であってもよい。その形態も特に限定されないが、例えば、図4及び図5に例示されるように規則的に貫通された貫通孔122cを備える形態とすることができる。
即ち、図4に例示される発熱体122aは、断面形状が円形であり且つ上下方向に通気可能な貫通孔122cを複数有し、これらが等間隔に配列した構造を有する発熱体の例である。尚、図4の発熱体122aの側面(図4の手前側)には、通気をより効率よくする等のために、上下方向に半円形の断面形状を有する切り欠きが設けられている。図4に類するものとして、1以上の螺旋状連通孔を備える発熱体とすることもできる。
また、図5の発熱体122bは、すべての開口形状が同じ大きさの四角形である貫通孔122cを複数有し、縦方向及び横方向に通気可能な立体メッシュ(3次元正方格子)構造を有する発熱体の例である。図5に類するものとして、3次元六方格子構造を有する発熱体とすることもできる。
The shape of the heating element 121 is not particularly limited, and may be a regular shape or an irregular shape. Furthermore, it may be porous. Although the form is not particularly limited, for example, as illustrated in FIG. 4 and FIG. 5, it may be a form provided with a through-hole 122 c that is regularly penetrated.
That is, the heating element 122a illustrated in FIG. 4 is an example of a heating element having a circular cross-sectional shape and a plurality of through holes 122c that can be vertically ventilated and arranged at equal intervals. . Note that a cutout having a semicircular cross-sectional shape in the vertical direction is provided on the side surface (front side in FIG. 4) of the heating element 122a in FIG. 4 in order to improve ventilation. A thing similar to FIG. 4 can also be set as the heat generating body provided with one or more helical communicating holes.
Further, the heating element 122b of FIG. 5 has a plurality of through-holes 122c each having a square shape with the same opening shape, and has a three-dimensional mesh (three-dimensional square lattice) structure that allows ventilation in the vertical and horizontal directions. It is an example of a heat generating body. As similar to FIG. 5, a heating element having a three-dimensional hexagonal lattice structure may be used.

前記貫通孔122cを備える場合、貫通孔122cは、発熱体(122a、122b)の一面から他面に通気するものであれば、その断面形状、孔径、長さ、数、向き等は特に限定されない。断面形状は、円形、楕円形、三角形、四角形等の多角形、星形等とすることができる。孔径について、孔の切断面を得た場合の最短長さは、通常、100μm以上である。また、この貫通孔122cは、一面から他面に対して、孔径が一様であってよいし、異なってもよい。更に、この貫通孔122cは、一面から他面に対して、直線状であってよいし、曲線状であってもよい。また、発熱体が、複数の貫通孔122cを備える場合には、断面形状、孔径、長さ、向き、隣り合う貫通孔の間隔等が一様であってよいし、異なってもよい。尚、貫通孔122cを取り巻く壁の表面には、比表面積を大きくする等の目的で、凸部、凹部等を備えてもよい。   When the through-hole 122c is provided, the cross-sectional shape, hole diameter, length, number, direction, and the like of the through-hole 122c are not particularly limited as long as the through-hole 122c is ventilated from one surface to the other surface of the heating element (122a, 122b). . The cross-sectional shape may be a circle, an ellipse, a polygon such as a triangle or a rectangle, a star, or the like. Regarding the hole diameter, the shortest length when the cut surface of the hole is obtained is usually 100 μm or more. Further, the through hole 122c may have a uniform hole diameter or may be different from one surface to the other surface. Further, the through hole 122c may be linear or curved from one surface to the other surface. Further, when the heating element includes a plurality of through holes 122c, the cross-sectional shape, hole diameter, length, orientation, interval between adjacent through holes, and the like may be uniform or different. The surface of the wall surrounding the through hole 122c may be provided with a convex portion, a concave portion, or the like for the purpose of increasing the specific surface area.

これらの発熱体121(122a、122b、123a〜123fを含む)の好ましい形状は特に限定されないが、板体(円板、角板を含む)、棒体、球体(楕円球体を含む)、線体、多面体等の定形体が好ましい。更に、棒体、板体、球体及び多面体がより好ましい。尚、発熱体121は、凸部、凹部、貫通孔等の部位を有してもよい。   The preferable shape of these heating elements 121 (including 122a, 122b, 123a to 123f) is not particularly limited, but is a plate (including a disk and a square plate), a rod, a sphere (including an elliptic sphere), and a linear body. A regular shape such as a polyhedron is preferable. Furthermore, rods, plates, spheres and polyhedrons are more preferable. In addition, the heat generating body 121 may have parts, such as a convex part, a recessed part, and a through-hole.

更に、図6〜図9に例示されるように、発熱体121は、複数の発熱体を集成した集成発熱体123(123a、123c、123eを含む)として用いることもできる。この場合には、ここの発熱体の前記通気性は有してもよいが、有さなくてもよい。即ち、中実である発熱体121を利用できる。
集成発熱体123は、複数の発熱体が積み上げられて形成された、上下方向に通気可能な複合物である。そして、集成発熱体123は、全体として、各発熱体(123b、123d、123fを含む)の接触により連結した連続体を形成している。これにより、発熱体間の電子伝導性を維持でき、電磁誘導により発熱させることができる。また、複数の発熱体(123b、123d、123fを含む)により形成される空間が、少なくとも上下方向に連続しているので、水蒸気の加熱が効率よく進められる。
Furthermore, as illustrated in FIGS. 6 to 9, the heating element 121 can also be used as a combined heating element 123 (including 123 a, 123 c, and 123 e) in which a plurality of heating elements are assembled. In this case, the air permeability of the heating element here may or may not be present. That is, the solid heating element 121 can be used.
The assembled heating element 123 is a composite that is formed by stacking a plurality of heating elements and that allows ventilation in the vertical direction. And the assembly | attachment heat generating body 123 forms the continuous body connected by the contact of each heat generating body (123b, 123d, and 123f are included) as a whole. Thereby, the electronic conductivity between heat generating bodies can be maintained, and heat can be generated by electromagnetic induction. In addition, since the space formed by the plurality of heating elements (including 123b, 123d, and 123f) is continuous at least in the vertical direction, the heating of water vapor is efficiently performed.

図6の円板集成発熱体123aは、円板型発熱体123bを5枚準備し、各円板型発熱体123bの中心を結んだときに正五角形を形成するように、円板型発熱体123bの側面を互いに接触させて配置し、これを上方にずらしながら複数段積層(図7参照)した積層物である。図6の円板集成発熱体123aは、各段における円板型発熱体123bが接触して、見かけ上、円柱体の中心を上下方向にくり抜いたような、略筒状を有しているので、そのくり抜かれている部分が水蒸気の流路となる。円板型発熱体123bを用いずに、多角形状、楕円形状等の板を用い、適宜、所定間隔を設けながら積層した発熱体とすることもできる。   The disc-assembled heating element 123a in FIG. 6 has five disc-type heating elements 123b, and forms a regular pentagon when the centers of the respective disc-type heating elements 123b are connected. 123b is a laminate in which the side surfaces of 123b are arranged in contact with each other, and are stacked in a plurality of stages (see FIG. 7) while being shifted upward. The disc assembly heating element 123a in FIG. 6 has a substantially cylindrical shape in which the disc-shaped heating element 123b in each stage is in contact and apparently the center of the cylinder is hollowed out in the vertical direction. The hollowed portion becomes a water vapor flow path. Instead of using the disc-shaped heating element 123b, a polygonal or elliptical plate can be used, and a heating element can be laminated with a predetermined interval as appropriate.

図8の棒体集成発熱体123cは、棒型発熱体(角柱等の柱状体)123dを交互に半周期ずらしながら交互積層してなるウッドパイル型構造を有する。各棒型発熱体123dの配置方法によっては、上方から見たときの通気経路(流路)が直線状である場合、波線状である場合等がある。   A rod assembly heating element 123c in FIG. 8 has a wood pile type structure in which rod heating elements (columnar bodies such as prisms) 123d are alternately stacked while being alternately shifted by a half cycle. Depending on the arrangement method of each rod-shaped heating element 123d, the ventilation path (flow path) when viewed from above may be a straight line, a wavy line, or the like.

図9の球体集成発熱体123eは、球型発熱体123fを面方向に最密充填し、各球型発熱体123fの中心を結んだときに正三角形を形成するように配置及び積層した、逆オパール構造を有する。最密充填せずに、球型発熱体123fを、各球型発熱体123fの中心を結んだときに正方形を形成するように真上に積み上げてなるオパール構造の球体集成発熱体123eとすることもできる。また、球体を用いずに、立方体、直方体等の多面体、楕円球等の形状の発熱体を積み上げてなる集成発熱体123や、球体、立方体等の発熱体の表面から棒体、線体等の発熱体が更に放射状に突き出してなる集成発熱体123等とすることもできる。
尚、図6〜図9に係る集成発熱体123においては、集成発熱体123の形成に用いる発熱体(各ピース)は、各々形状及び大きさが同じものを用いる必要はなく、互いに同一形状であって大きさが異なる発熱体の組合せ、異なる形状どうしの組合せ等とすることができる。
The spherical assembly heat generating element 123e in FIG. 9 is arranged and stacked so as to form a regular triangle when the spherical heat generating elements 123f are closely packed in the surface direction and the centers of the spherical heat generating elements 123f are connected. Has an opal structure. Without the closest packing, the spherical heating element 123f is formed into a spherical assembly heating element 123e having an opal structure in which the spherical heating elements 123f are stacked directly above to form a square when the centers of the spherical heating elements 123f are connected. You can also. Further, without using a sphere, a polyhedron such as a cube or a rectangular parallelepiped, an assembled heating element 123 formed by stacking heating elements having a shape such as an elliptical sphere, or a surface of a heating element such as a sphere or a cube, a rod, a line, etc. It can also be set as the assembly | attachment heating element 123 etc. which a heating element protrudes further radially.
6 to 9, the heating elements (each piece) used for forming the assembly heating elements 123 do not need to have the same shape and size, but have the same shape. Therefore, a combination of heating elements having different sizes, a combination of different shapes, or the like can be used.

図6〜図9により示される集成発熱体123は、いずれも隣り合う発熱体同士が面接触、線接触又は点接触することにより連結した連続体を構成し、乱れのない一定構造を備える。このため、誘導加熱による発熱を誘起しやすく、この集成発熱体123から均一な輻射熱を与えることができ、導入される水蒸気に対する効率的な加熱を進めることができる。   The assembled heating element 123 shown in FIGS. 6 to 9 constitutes a continuous body in which adjacent heating elements are connected by surface contact, line contact, or point contact, and has a constant structure without any disturbance. For this reason, it is easy to induce the heat_generation | fever by induction heating, uniform radiant heat can be given from this assembled heat generating body 123, and the efficient heating with respect to the water vapor | steam introduced can be advanced.

本発明で用いる炭素繊維の回収装置において、前記各発熱体121は、収容体124の内部空間の、好ましくは、発熱体121の表面から収容体124の内壁までの距離がほぼ一定となるような位置に配設されることが好ましい。尚、前記発熱体121の外径、及び、前記収容体124の内径、の長さの関係は、導入される水蒸気の加熱効率の観点から、好ましくは、前者<後者である。 In the carbon fiber recovery apparatus used in the present invention , each heating element 121 has a substantially constant distance from the inner space of the container 124, preferably from the surface of the heating element 121 to the inner wall of the container 124. It is preferable to be disposed at a position. The relationship between the outer diameter of the heating element 121 and the inner diameter of the container 124 is preferably the former <the latter from the viewpoint of the heating efficiency of the introduced steam.

前記収容体124の形状は特に限定されないが、例えば、略筒形状とすることができる。この略円筒形状である場合は、通常、円形、楕円形、多角形等の断面形状を有する形態とすることができる。収容体124は、単層構造であってよいし、同一の又は異なる材料からなる複層構造であってもよい。尚、目的、用途等に応じて、ふくれ、くびれ、曲がり等の部分、内壁面に凹部、凸部、溝部等を有してもよい。   The shape of the container 124 is not particularly limited, but can be, for example, a substantially cylindrical shape. When it is this substantially cylindrical shape, it can be normally set as the form which has cross-sectional shapes, such as circular, an ellipse, and a polygon. The container 124 may have a single layer structure, or a multilayer structure made of the same or different materials. Depending on the purpose, application, etc., there may be a concave portion, a convex portion, a groove portion or the like on the inner wall surface, such as blistering, constriction, or bending.

収容体124を構成する材料は、電磁誘導により発熱せず、且つ、耐火性を有するものであれば特に限定されない。このような材料としては、チタン酸アルミニウム(AlTiO)、コージェライト、アルミナ、ジルコニア、石英ガラス等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらのなかでもチタン酸アルミニウムが好ましい。即ち、収容体124の内壁は、AlTiO(チタン酸アルミニウム、五酸化チタン二アルミニウム)を含む材料で構成されることが好ましい。AlTiOを含む内壁を有する場合、この内壁におけるAlTiOの含有割合は特に限定されないが、好ましくは70体積%以上、より好ましくは80体積%以上、更に好ましくは90体積%以上(100体積%であってもよい)である。AlTiOを含むことにより、900℃程度までの高い温度に対して安定であることから耐熱性に優れ、更に、断熱性、耐衝撃性、耐水蒸気性等にも優れた収容体とすることができる。
本発明においては、収容体124は、その全体がAlTiOのみからなる単層型筒状体又は複層型筒状体であることが特に好ましい。
The material constituting the container 124 is not particularly limited as long as it does not generate heat by electromagnetic induction and has fire resistance. Examples of such a material include aluminum titanate (Al 2 TiO 5 ), cordierite, alumina, zirconia, and quartz glass. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. Among these, aluminum titanate is preferable. That is, it is preferable that the inner wall of the container 124 is made of a material containing Al 2 TiO 5 (aluminum titanate, titanium aluminum pentoxide). When having an inner wall comprising an Al 2 TiO 5, although the content of Al 2 TiO 5 is not particularly limited in this inner wall, preferably 70 vol% or more, more preferably 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more ( It may be 100% by volume). By including Al 2 TiO 5 , it is stable against high temperatures up to about 900 ° C., so that it has excellent heat resistance, and further has excellent heat insulation, impact resistance, water vapor resistance, etc. be able to.
In the present invention, it is particularly preferable that the container 124 is a single-layer cylindrical body or a multi-layer cylindrical body, the entirety of which is composed only of Al 2 TiO 5 .

前記励磁コイル125は、前記収容体124の外側にあって、少なくとも発熱体121(集成発熱体123を含む)を包囲するように配設される。また、通常、円状又は螺旋状に巻回されている。更に、励磁コイル125は、高周波交流電源(図示せず)に接続され、この電源からの電力供給により磁力線を発し、発熱体121の発熱を誘起する。   The exciting coil 125 is disposed outside the container 124 so as to surround at least the heating element 121 (including the integrated heating element 123). Usually, it is wound in a circular shape or a spiral shape. Further, the exciting coil 125 is connected to a high-frequency AC power source (not shown), emits a magnetic line of force when power is supplied from the power source, and induces heat generation of the heating element 121.

上記励磁コイル14の周辺部には、発熱構造体11の発熱時に、収容体12からの輻射熱の影響を抑制するために、コイル14を冷却するための冷却手段を備えてもよい。   A cooling means for cooling the coil 14 may be provided around the excitation coil 14 in order to suppress the influence of radiant heat from the housing 12 when the heat generating structure 11 generates heat.

前記「保持部(13)」は、炭素繊維強化プラスチックを含む被処理体を保持するものである。この保持部13において、被処理体は保持されて、被処理体が過熱水蒸気に対して曝露(過熱水蒸気が充満された流路内に配置した場合等)、又は、過熱水蒸気が被処理体に対して当射(ノズルから過熱水蒸気を射出させて被処理体に当てる場合等)などされることとなる。
保持部13の構造は特に限定されず、、収容体124と一体に備えてもよく、収容体124と別体に備えてもよい。収容体124と一体に備える場合としては、収容体124の一部に保持部13を備える場合が挙げられる(図2参照)。一方、収容体124と別体に備える場合としては、装置10の排出部11b側に、収容体124とは別体に保持部13を備える場合が挙げられる(図1参照)。この保持部13は、前記いずれの形態であっても、被処理体を保持するための保持用部材131を備えることができる。この保持用部材131は、どのような位置にどのような構成で、どのような形状で配されてもよい。例えば、収容体124と別体に備える場合にあっては、図10及び図11に例示されるような構成とすることができる。
The “holding part (13)” is for holding an object to be processed including carbon fiber reinforced plastic. In this holding unit 13, the object to be processed is held, and the object to be processed is exposed to superheated steam (such as when placed in a channel filled with superheated steam), or superheated steam is applied to the object to be processed. On the other hand, it is irradiated (when superheated steam is injected from the nozzle and applied to the object to be processed).
The structure of the holding portion 13 is not particularly limited, and may be provided integrally with the container 124 or may be provided separately from the container 124. As a case where the container 124 is provided integrally, a case where the holding unit 13 is provided in a part of the container 124 is exemplified (see FIG. 2). On the other hand, a case where the container 124 is provided separately from the container 124 includes a case where the holding unit 13 is provided separately from the container 124 on the discharge unit 11b side of the apparatus 10 (see FIG. 1). The holding unit 13 can include a holding member 131 for holding the object to be processed regardless of the form. The holding member 131 may be arranged at any position in any configuration and in any shape. For example, in the case where the container 124 is provided separately, the configuration illustrated in FIGS. 10 and 11 can be employed.

即ち、図10に例示される形態は、保持部構成壁(側壁)132の排出部11b側(図2参照)の内側に配された格子形態の保持用部材131を備える例である。一方、図11に例示される形態は、保持部構成壁(側壁)132の排出部11b側(図2参照)の内側に配された枠形態の保持用部材131を備える例である。
これらの保持用部材131を構成する材料、並びに、保持部構成壁132を構成する材料には、前記収容体124を構成する材料をそのまま適用できるが、収容体124と同じであってもよく異なっていてもよい。
That is, the form illustrated in FIG. 10 is an example including a holding member 131 in the form of a lattice arranged on the inner side of the discharge part 11b side (see FIG. 2) of the holding part constituting wall (side wall) 132. On the other hand, the form illustrated in FIG. 11 is an example including a holding member 131 in the form of a frame disposed on the inside of the discharge part 11b side (see FIG. 2) of the holding part constituting wall (side wall) 132.
The material constituting the container 124 can be applied as it is to the material constituting the holding member 131 and the material constituting the holding portion constituting wall 132, but may be the same as or different from the container 124. It may be.

本発明で用いる炭素繊維の回収装置10(10a、10b及び10cを含む)は、前記構成以外にも他の構成を備えることができる。他の構成としては、高周波交流電源が挙げられる。この高周波交流電源は装置10外に配置してもよいが、装置10内に付設することができる。
また、装置10内で加熱される水蒸気を供給するための水蒸気供給装置を備えることができる。水蒸気供給装置は装置10外に配置してもよいが、装置10内に付設することができる。水蒸気供給装置(図示せず)を備える場合には、例えば、収容体124の導入部11aの側に接続できる。
水蒸気供給装置は、収容体124の内部に、水蒸気{少なくとも水蒸気を含む混合気体(水蒸気及び空気からなる混合気体等)等}を供給するために、収容体124の導入部11aに直接的に又は間接的に結合される装置である。水蒸気供給装置は、公知のボイラー等の水蒸気製造手段等を備える。尚、この際の気化は、減圧下、常圧下及び加圧下のいずれでもよい。
The carbon fiber recovery apparatus 10 (including 10a, 10b, and 10c) used in the present invention may have other configurations in addition to the above configuration. Another configuration is a high-frequency AC power supply. The high-frequency AC power supply may be disposed outside the device 10, but can be attached inside the device 10.
Moreover, the water vapor | steam supply apparatus for supplying the water vapor | steam heated within the apparatus 10 can be provided. The water vapor supply device may be arranged outside the device 10, but can be attached inside the device 10. In the case where a water vapor supply device (not shown) is provided, for example, it can be connected to the introduction portion 11a side of the container 124.
In order to supply water vapor {a mixed gas containing at least water vapor (a mixed gas composed of water vapor and air, etc.)} to the inside of the container 124, the water vapor supply device directly or directly to the introduction part 11a of the container 124 A device that is indirectly coupled. The steam supply apparatus includes a steam production means such as a known boiler. The vaporization at this time may be under reduced pressure, normal pressure, or increased pressure.

装置10では、高周波交流電源により励磁コイル125に所定の電力を供給し、収容体124内の発熱体121を発熱させると同時に、又は、発熱させた後、水蒸気供給装置から水蒸気(水蒸気を含む混合気体等の気体を含む)を導入部11a側から供給する。そして、ヒータ部12により水蒸気は過熱されて、800℃以上の高温域の所望の温度の過熱水蒸気となる。その後、ヒータ部12で形成された過熱水蒸気は、保持部13を通って排出部11bから系外へと排出される。   In the apparatus 10, predetermined power is supplied to the exciting coil 125 by a high-frequency AC power source, and the heating element 121 in the container 124 is heated at the same time or after being heated, the steam (mixed water vapor-containing mixture) is supplied from the steam supply apparatus. (Including gas such as gas) is supplied from the introduction part 11a side. And the water vapor | steam is overheated by the heater part 12, and becomes superheated water vapor | steam of the desired temperature of the high temperature range of 800 degreeC or more. Thereafter, the superheated steam formed by the heater unit 12 is discharged from the discharge unit 11b through the holding unit 13 to the outside of the system.

より詳細には、通常、利用される飽和水蒸気は、収容体124の導入部11a側から、一定速度又は一定圧で、水蒸気供給装置(図示せず)から、発熱体121が収容されている収容体124の内部へと導入される。一方、発熱体121は、予め、励磁コイル14により誘導加熱され発熱しており、導入された飽和水蒸気が発熱体121に接触し、又は、収容体124内の加熱空間を通気することにより、過熱水蒸気が形成される。その後、この過熱水蒸気は、排出部11bから排出される。
尚、前記励磁コイル125による誘導過熱条件としては、発信周波数を、20kHz〜100kHzの範囲から選択して電力を供給することが好ましい。この範囲であれば、発熱体121による、所望の温度(温度範囲800℃以上)への発熱を効率的に進めることができる。
More specifically, the saturated steam that is normally used is accommodated in which the heating element 121 is accommodated from a steam supply device (not shown) at a constant speed or a constant pressure from the introduction portion 11a side of the accommodating body 124. Introduced into the body 124. On the other hand, the heating element 121 is heated by induction heating by the exciting coil 14 in advance, and the introduced saturated steam comes into contact with the heating element 121 or ventilates the heating space in the container 124, thereby overheating. Water vapor is formed. Then, this superheated steam is discharged | emitted from the discharge part 11b.
In addition, as an induction overheating condition by the exciting coil 125, it is preferable to supply power by selecting a transmission frequency from a range of 20 kHz to 100 kHz. Within this range, heat generation to a desired temperature (temperature range of 800 ° C. or more) by the heating element 121 can be efficiently advanced.

加えて、図3(集成発熱体123を利用した例)に例示されるように更に他の構成を備えることができる。即ち、炭素繊維の回収装置10cは、開口部材148a及びブラケット141により形成された導入部11aを備える。更に、集成発熱体123と収容体124と励磁コイル125とを含むヒータ部12を備える。このヒータ部12は、発熱体支持台144と、この発熱体支持台144上に集成された集成発熱体123と、集成発熱体123に内壁が接触しないように配置された円筒状の収容体124と、収容体124の外側において集成発熱体123を包囲しつつ収容体124の外壁に接触しないように螺旋状に配設された励磁コイル125とにより構成される。また、収容体124のうちの排出部11b側に、収容体124と一体的に備えられた保持部13を備える。この保持部13は、収容体124の内壁から延設された保持用部材を備える。   In addition, as illustrated in FIG. 3 (an example using the assembled heating element 123), another configuration can be provided. That is, the carbon fiber recovery device 10 c includes an introduction portion 11 a formed by the opening member 148 a and the bracket 141. Furthermore, the heater unit 12 including the integrated heating element 123, the container 124, and the excitation coil 125 is provided. The heater unit 12 includes a heating element support base 144, an assembly heating element 123 assembled on the heating element support base 144, and a cylindrical container 124 disposed so that the inner wall does not contact the assembly heating element 123. And an exciting coil 125 arranged in a spiral shape so as to surround the assembled heating element 123 outside the container 124 and not to contact the outer wall of the container 124. Moreover, the holding part 13 provided integrally with the container 124 is provided on the discharge part 11 b side of the container 124. The holding portion 13 includes a holding member extending from the inner wall of the container 124.

その他、装置10cには、収容体124を励磁コイル125に対して所定位置に固定し保持するために、非磁性材料(例えば、ステンレス製)からなるブラケット141及び142並びに非磁性ステンレス製のボルト150及びナット151が用いられる。
また、収容体124の下方側(導入部11a側)には、一方のブラケット141に保持される側に、水蒸気を供給するための水蒸気供給装置(図示せず)から連通させ接続された導入部11aを有する。一方、この収容体124の上方側(排出部11b側)には、他方のブラケット142に保持される側に、排出部11bを有する。
更に、収容体124の上下の各端部及び外壁面には、それぞれ、これらと接するように、断熱性材料からなるシール材146及び断熱層126が配設される。更に、前記シール材146及び断熱層126を介して、前記導入部11a近傍に開口部材148aが、排出部11b近傍に開口部材148bが、それぞれ配設される。各開口部材148a及び148bは、それぞれ、導入部11a及び排出部11bを形成する各外側に突出される管状部を有するとともに、断熱層126の両端を遮断するための蓋部149a及び149bを備える。
In addition, the device 10c includes brackets 141 and 142 made of a nonmagnetic material (for example, stainless steel) and a nonmagnetic stainless steel bolt 150 for fixing and holding the container 124 at a predetermined position with respect to the exciting coil 125. And a nut 151 is used.
In addition, on the lower side (introduction portion 11a side) of the container 124, the introduction portion connected to and communicated from a water vapor supply device (not shown) for supplying water vapor to the side held by one bracket 141. 11a. On the other hand, on the upper side (the discharge part 11b side) of the container 124, the discharge part 11b is provided on the side held by the other bracket 142.
Further, a sealing material 146 made of a heat insulating material and a heat insulating layer 126 are disposed on the upper and lower end portions and the outer wall surface of the container 124 so as to be in contact with them. Further, an opening member 148a is disposed in the vicinity of the introduction portion 11a and an opening member 148b is disposed in the vicinity of the discharge portion 11b through the sealing material 146 and the heat insulating layer 126, respectively. Each of the opening members 148a and 148b includes tubular portions protruding outward and forming the introduction portion 11a and the discharge portion 11b, respectively, and includes lid portions 149a and 149b for blocking both ends of the heat insulating layer 126.

前記励磁コイル125は、適当なブラケットから連結されて固定され、この励磁コイル125に適当な周波数の電圧を供給するための高周波交流電源(図示せず)に接続される。また、励磁コイル125への電圧供給による磁界変化を利用して集成発熱体123を発熱させた際に、収容体124の外壁より発せられる輻射熱から励磁コイル125を保護するために、励磁コイル125の内部に冷却水を供給するための冷却系(図示せず)が備えられる。   The excitation coil 125 is connected and fixed from an appropriate bracket, and is connected to a high-frequency AC power source (not shown) for supplying a voltage of an appropriate frequency to the excitation coil 125. Further, in order to protect the exciting coil 125 from the radiant heat generated from the outer wall of the container 124 when the assembled heating element 123 is heated using the magnetic field change due to the voltage supply to the exciting coil 125, A cooling system (not shown) for supplying cooling water to the inside is provided.

前記収容体124は、適当な断熱材147a及び147bを介して配設されたブラケット141及び142並びにボルト150及びナット151により固定される。また、これらのブラケット141及び142は、それぞれ、開口部材148a及び148bも固定し、固定した開口部材148a及び148bによって、導入部11a及び排出部11bを形成する。   The container 124 is fixed by brackets 141 and 142, bolts 150, and nuts 151 disposed through appropriate heat insulating materials 147a and 147b. In addition, the brackets 141 and 142 also fix the opening members 148a and 148b, respectively, and form the introduction portion 11a and the discharge portion 11b by the fixed opening members 148a and 148b.

前記ブラケット141には、ブラケット142、ボルト150及びナット151とともに、前記収容体124の機械的強度を補うとともに導入された水蒸気及び/又は生成された過熱水蒸気の気密性を補うために、スプリングコイル等の弾性体145と、台座143とを備える。この弾性体145を、台座143により圧縮させた状態とし、この台座143及びブラケット142を、ボルト150及びナット151を用いて固定することにより、収容体124において確実な気密性及び機械的強度を確保できる。   In addition to the bracket 142, the bolt 150, and the nut 151, the bracket 141 includes a spring coil or the like for supplementing the mechanical strength of the container 124 and the airtightness of the introduced steam and / or generated superheated steam. The elastic body 145 and the base 143 are provided. The elastic body 145 is compressed by the pedestal 143, and the pedestal 143 and the bracket 142 are fixed by using the bolts 150 and the nuts 151, so that reliable airtightness and mechanical strength are secured in the container 124. it can.

前記収容体124に収容された集成発熱体123は、上記のように、5個の円板型成形材料によって環状とし、これを1段ごとにずらしながら積層してなる略円筒体を形成する(図3、図6及び図7参照)。従って、水蒸気供給装置から導入部11aを介して導入された水蒸気を、略筒状の集成発熱体123の貫通孔内に通し、連続した凹凸面を形成している、集成発熱体123の内壁面との接触効率を高めて、電磁誘導により発熱させた集成発熱体123により過熱水蒸気を生成させるようになっている。生成された過熱水蒸気は、その後、排出部11bから排出される。   As described above, the assembled heating element 123 accommodated in the accommodating body 124 is formed into an annular shape by five disk-shaped molding materials, and forms a substantially cylindrical body that is laminated while being shifted one step at a time ( (See FIGS. 3, 6 and 7). Accordingly, the inner wall surface of the heat generating assembly 123 that forms a continuous uneven surface by passing the water vapor introduced from the water vapor supply device through the introduction portion 11a through the through hole of the substantially cylindrical heat generating assembly 123. The superheated steam is generated by the assembled heating element 123 that generates heat by electromagnetic induction. The generated superheated steam is then discharged from the discharge part 11b.

[2]炭素繊維の回収方法
本発明の炭素繊維の回収方法(以下、単に「回収方法」ともいう)は、炭素繊維を束ねた繊維束によって形成された炭素繊維基布が積層された積層炭素繊維基布を備えた炭素繊維強化プラスチックを含む被処理体を800℃以上の過熱水蒸気にて処理することにより、前記炭素繊維強化プラスチック中のプラスチックを除去して、前記積層炭素繊維基布の基布層間を剥離しつつ、前記繊維束を維持して前記炭素繊維を回収することを特徴とする。
[2] Carbon Fiber Recovery Method The carbon fiber recovery method of the present invention (hereinafter also simply referred to as “recovery method”) is a laminated carbon in which a carbon fiber base fabric formed by a fiber bundle in which carbon fibers are bundled is laminated. By treating the object to be treated including carbon fiber reinforced plastic provided with a fiber base fabric with superheated steam at 800 ° C. or higher, the plastic in the carbon fiber reinforced plastic is removed, and the base of the laminated carbon fiber base fabric is obtained. The carbon fiber is collected while maintaining the fiber bundle while peeling the cloth layers .

CFRPを温度800℃以上の過熱水蒸気で処理する本発明の回収方法によれば、炭素繊維強化プラスチックから炭素繊維を再利用可能に取り出すことができる。即ち、炭化を抑制しながらCFRPを構成するプラスチックを除去できる。更に、除去する際には当初のプラスチック質量の一部に相当する部分が適度に残存される。これにより、特にCFRP内に炭素繊維基布が積層された積層布(積層炭素繊維基布)が含まれている場合には、その層間を剥離させながら、各基布の形態を維持したまま、炭素繊維束の単繊維間の解離を抑制して、炭素繊維を回収できる。   According to the recovery method of the present invention in which CFRP is treated with superheated steam having a temperature of 800 ° C. or higher, carbon fibers can be extracted from the carbon fiber reinforced plastic in a reusable manner. That is, the plastic constituting CFRP can be removed while suppressing carbonization. Furthermore, when removed, a portion corresponding to a part of the original plastic mass remains moderately. Thereby, in particular, when a laminated fabric in which a carbon fiber base fabric is laminated in CFRP (laminated carbon fiber base fabric) is included, while maintaining the form of each base fabric while peeling the layers, The carbon fibers can be recovered while suppressing dissociation between the single fibers of the carbon fiber bundle.

前記「被処理体」は、炭素繊維を束ねた繊維束によって形成された炭素繊維基布が積層された積層炭素繊維基布を備えた炭素繊維強化プラスチックを含む処理物であればよく、その種類及び形態等は特に限定されない。即ち、例えば、CFRPと樹脂(CFRPに含まれるプラスチックと異なる樹脂)との複合体、CFRPと金属との複合体、CFRPとセラミックとの複合体等が挙げられる。 The “object to be treated” may be a treated product including a carbon fiber reinforced plastic provided with a laminated carbon fiber base fabric in which carbon fiber base fabrics formed by fiber bundles of carbon fibers are laminated. The form and the like are not particularly limited. That is, for example, a composite of CFRP and resin (a resin different from the plastic contained in CFRP), a composite of CFRP and metal, a composite of CFRP and ceramic, and the like can be given.

前記「炭素繊維強化プラスチック」は、プラスチック内部に炭素繊維が強化材として含まれた素材である。このCFRPには、例えば、フィラメント及び/又は織布を樹脂含浸させたプリプレグを積層した後、プレス成形及び/又はオートクレーブ成型等を施して得られたCFRP、樹脂と短繊維を混合物を射出成形(更には硬化処理)等が施されて得られたCFRP、等が含まれる。   The “carbon fiber reinforced plastic” is a material in which carbon fiber is contained as a reinforcing material inside the plastic. For example, CFRP obtained by laminating a prepreg impregnated with a filament and / or woven fabric with resin and then press-molding and / or autoclave molding or the like is mixed with the CFRP, and a mixture of resin and short fibers is injection-molded ( Furthermore, CFRP obtained by performing a curing treatment) and the like are included.

CFRP内に含まれる炭素繊維の形態は特に限定されず、炭素繊維(短繊維及び/又は長繊維)はCFRP内に不規則に含まれてもよく、炭素繊維(短繊維及び/又は長繊維)はCFRP内に不織布として含まれてもよく、炭素繊維(短繊維及び/又は長繊維)はCFRP内に織布として含まれてもよく、更には、その他の形態で含まれてもよい。また、不織布及び織布にあっては、単層で含まれてもよく、単独又は併用により積層されて含まれてもよいが、本発明では、炭素繊維を束ねた繊維束によって形成された炭素繊維基布が積層された積層炭素繊維基布として含まれる。 The form of the carbon fiber contained in the CFRP is not particularly limited, and the carbon fiber (short fiber and / or long fiber) may be irregularly contained in the CFRP, and the carbon fiber (short fiber and / or long fiber). May be included as a non-woven fabric in CFRP, and carbon fibers (short fibers and / or long fibers) may be included as a woven fabric in CFRP, and may be included in other forms. Moreover, in the nonwoven fabric and the woven fabric, they may be included in a single layer, or may be included by being laminated alone or in combination, but in the present invention, carbon formed by a fiber bundle in which carbon fibers are bundled. It is included as a laminated carbon fiber base fabric in which fiber base fabrics are laminated.

更に、CFRP内に含まれる炭素繊維は、短繊維であってもよく、長繊維であってもよいが、本方法は繊維束を維持したまま炭素繊維を回収できるという観点から、本発明の作用を効果的に得ることができる長繊維の繊維束であることが好ましく、更には、長繊維の繊維束を用いた織布として含まれていることが好ましい。この繊維束を構成する炭素繊維の本数は特に限定されないが、例えば、1000〜24000本とすることができる。本方法による作用をより効果的に得るには、この繊維束を構成する炭素繊維の本数は1000〜12000本が好ましく、1000〜6000本がより好ましく、1000〜3000本が特に好ましい。   Further, the carbon fiber contained in the CFRP may be a short fiber or a long fiber, but the present method is capable of recovering the carbon fiber while maintaining the fiber bundle. It is preferable that it is a fiber bundle of long fibers that can be effectively obtained, and further, it is preferably included as a woven fabric using the fiber bundle of long fibers. The number of carbon fibers constituting the fiber bundle is not particularly limited, but may be, for example, 1000 to 24000. In order to obtain the effect of this method more effectively, the number of carbon fibers constituting the fiber bundle is preferably 1000 to 12000, more preferably 1000 to 6000, and particularly preferably 1000 to 3000.

前記「炭素繊維」は、どのような種類のものを用いてもよいが、通常、有機繊維、石炭ピッチ、石油ピッチ等を紡糸して製造した繊維を炭化して得られる繊維である。即ち、例えば、ポリアクリルニトリル(PAN)繊維を原料に用いたPAN系炭素繊維、石炭ピッチ、石油ピッチを原料に用いたピッチ系炭素繊維が含まれる。これらの炭素繊維は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。   The “carbon fiber” may be any type, but is usually a fiber obtained by carbonizing a fiber produced by spinning organic fiber, coal pitch, petroleum pitch or the like. That is, for example, PAN-based carbon fiber using polyacrylonitrile (PAN) fiber as a raw material, coal pitch, and pitch-based carbon fiber using petroleum pitch as a raw material are included. These carbon fibers may use only 1 type and may use 2 or more types together.

更に、その繊維径は特に限定されないが、例えば、5〜15μmとすることができる。本方法による作用をより効果的に得るには、この繊維径は5〜12μmが好ましく、6〜10μmがより好ましく、6〜9μmが特に好ましい。また、炭素繊維強化プラスチック内に占める炭素繊維の体積割合(CFRP全体を100体積%とする)も特に限定されないが、例えば、30〜80体積%とすることができる。本方法による作用をより効果的に得るには、この体積割合は40〜60体積%が好ましく、40〜55体積%がより好ましく、45〜50体積%が特に好ましい。   Furthermore, although the fiber diameter is not specifically limited, For example, it can be set as 5-15 micrometers. In order to obtain the effect of this method more effectively, the fiber diameter is preferably 5 to 12 μm, more preferably 6 to 10 μm, and particularly preferably 6 to 9 μm. Further, the volume ratio of carbon fibers in the carbon fiber reinforced plastic (the whole CFRP is 100 volume%) is not particularly limited, but can be, for example, 30 to 80 volume%. In order to obtain the effect of this method more effectively, the volume ratio is preferably 40 to 60% by volume, more preferably 40 to 55% by volume, and particularly preferably 45 to 50% by volume.

前記「プラスチック」は、CFRPを構成する高分子である。このプラスチックの樹脂種は問わず用いることができる。即ち、例えば、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよく、更には、その他の樹脂(高分子)であってもよい。熱可塑性樹脂としては、メチルメタクリレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらのなかでは、熱硬化性樹脂が好ましく、更には、エポキシ樹脂がより好ましい。   The “plastic” is a polymer constituting CFRP. Any plastic resin can be used. That is, for example, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or another resin (polymer) may be used. Examples of the thermoplastic resin include methyl methacrylate resin, polyether ether ketone resin, polyphenylene sulfide resin, and the like. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. Examples of the thermosetting resin include an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a vinyl ester resin, a phenol resin, a cyanate resin, and a polyimide resin. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. Among these, thermosetting resins are preferable, and epoxy resins are more preferable.

炭素繊維強化プラスチック内に占めるプラスチックの体積割合(CFRP全体を100体積%とする)も特に限定されないが、例えば、20〜70体積%とすることができる。本方法による作用をより効果的に得るには、この体積割合は40〜60体積%が好ましく、40〜55体積%がより好ましく、45〜50体積%が特に好ましい。   The volume ratio of the plastic in the carbon fiber reinforced plastic (the whole CFRP is 100% by volume) is not particularly limited, but can be, for example, 20 to 70% by volume. In order to obtain the effect of this method more effectively, the volume ratio is preferably 40 to 60% by volume, more preferably 40 to 55% by volume, and particularly preferably 45 to 50% by volume.

前記「処理」は、過熱水蒸気と接触させることである。この接触によりプラスチックがCFRPから除去される。ここでいう除去とは、過熱水蒸気より前記プラスチックが気化、昇華、分解、焼失されることを含む意味である。
前記処理におけるCFRPと過熱水蒸気との接触はどのように行ってもよい。即ち、例えば、過熱水蒸気の雰囲気下にCFRPを曝露してもよく、過熱水蒸気をノズル等を利用してCFRPに当射してもよい。これらのうちでは前者が好ましい。前者、即ち、曝露であれば、炭素繊維の飛散を抑制でき、炭素繊維の回収のしやすさの観点から好ましい。更には、前記炭素繊維の回収装置を利用することがより好ましい。
The “treatment” is to contact with superheated steam. This contact removes the plastic from the CFRP. The term “removal” as used herein means that the plastic is vaporized, sublimated, decomposed and burned out by superheated steam.
The contact between CFRP and superheated steam in the treatment may be performed in any way. That is, for example, CFRP may be exposed in an atmosphere of superheated steam, or superheated steam may be applied to CFRP using a nozzle or the like. Of these, the former is preferred. If it is the former, ie, exposure, scattering of carbon fiber can be suppressed and it is preferable from a viewpoint of the ease of collection | recovery of carbon fiber. Furthermore, it is more preferable to use the carbon fiber recovery device.

また、前記処理では、過熱水蒸気の温度は800℃以上であればよく、その温度は特に限定されないが、800〜1000℃が好ましい。この範囲の温度では、プラスチックの炭化を抑制しつつ、プラスチックの除去速度を大きくできる。この温度は、更に、800〜900℃がより好ましく、850〜900℃が特に好ましい。
更に、処理時間も特に限定されないが、2〜10分が好ましい。この範囲の時間では十分にプラスチックの除去を行うことができると共に、これ以上の時間処理を行ってもプラスチックの除去への寄与が低くなる傾向にあるからである。この時間は、3〜7分がより好ましく、3〜5分が特に好ましい。
Moreover, in the said process, the temperature of superheated steam should just be 800 degreeC or more, Although the temperature is not specifically limited, 800-1000 degreeC is preferable. When the temperature is within this range, the plastic removal rate can be increased while suppressing carbonization of the plastic. This temperature is more preferably 800 to 900 ° C, particularly preferably 850 to 900 ° C.
Further, the treatment time is not particularly limited, but 2 to 10 minutes is preferable. This is because the plastic can be sufficiently removed within the time in this range, and the contribution to the removal of the plastic tends to be low even if the treatment is performed for a longer time. This time is more preferably 3 to 7 minutes, and particularly preferably 3 to 5 minutes.

更に、本方法では、処理するCFRPが、炭素繊維を束ねた繊維束を備える。この場合には、前記処理ではプラスチックの68〜80質量%を除去するとともに20〜32質量%を残存させ、繊維束の形態を保った状態で炭素繊維を回収できる。これにより、とりわけ再利用性に優れた炭素繊維を回収できると共に、特に長繊維の炭素繊維であっても、その形態を損なうことなく、短時間で炭素繊維の回収を行うことができる。
尚、前記残存とは、処理前のプラスチックのままでの残存のみを表すのではなく、どのような形態での残存であってもよい。即ち、処理前におけるプラスチックの質量割合として換算した場合に、残存形態に関わらず、前記質量の20〜32質量%に相当するものが残存されることを意味する。この残存されるものとしては、プラスチック自体、プラスチックの炭化物等が含まれる。
Furthermore, in this method, the CFRP to be processed includes a fiber bundle in which carbon fibers are bundled . In this case, in the said process, 68-80 mass% of a plastic is removed, 20-32 mass% is made to remain, and carbon fiber can be collect | recovered in the state which maintained the form of the fiber bundle. This makes it possible to collect carbon fibers that are particularly excellent in reusability, and it is possible to collect carbon fibers in a short time without impairing the form of carbon fibers that are particularly long fibers.
The residual does not mean only the residual plastic before processing, but may be in any form. That is, when converted as a mass ratio of the plastic before processing, it means that what is equivalent to 20 to 32 mass% of the mass remains regardless of the remaining form. This remaining material includes plastic itself, plastic carbide, and the like.

この「プラスチックの68〜80質量%を除去するとともに20〜32質量%を残存させる」ことを、後述する実施例における式(9)に基づいて除去率として換算した場合には、「除去率において68〜80%に相当するプラスチックを除去するとともに、20〜32%に相当するプラスチックを残存させる」こととなる。更に、下記式(11)に基づいて残存率として換算した場合には、「除去率68〜80%且つ残存率20〜32%とする」こととなる。
残存率(%)={M−(M−M)}/M×100 (11)
処理前のCFRPの質量――――――――――――;M
処理後のCFRP(炭素繊維回収物)の質量―――;M
処理前のCFRP中に含まれるプラスチックの質量;M
(Mは下記炭素繊維強化プラスチックに関する各含有率及び密度を利用して算出)
When this "removing 68 to 80% by mass of the plastic and leaving 20 to 32% by mass" is converted as the removal rate based on the formula (9) in the examples described later, The plastic corresponding to 68 to 80% is removed and the plastic corresponding to 20 to 32% is left. " Furthermore, when converted as a residual rate based on the following formula (11), the removal rate is 68 to 80% and the residual rate is 20 to 32%.
Residual ratio (%) = {M P - (M 1 -M 2)} / M P × 100 (11)
Mass of CFRP before processing ―――――――――――― ; M 1
Mass of CFRP (carbon fiber recovered material) after treatment ---; M 2
Mass of plastic contained in CFRP before processing; MP
( MP is calculated using the content and density of the following carbon fiber reinforced plastics)

前記残存率は、20〜32%とすることが好ましく、24〜32%とすることがより好ましく、25〜31%とすることが特に好ましい。即ち、除去率は68〜80%とすることが好ましく、68〜76%とすることがより好ましく、69〜75%とすることが特に好ましい。   The residual ratio is preferably 20 to 32%, more preferably 24 to 32%, and particularly preferably 25 to 31%. That is, the removal rate is preferably 68 to 80%, more preferably 68 to 76%, and particularly preferably 69 to 75%.

更に、前記処理は常圧下で行うことが好ましい。常圧下で行うとは、図1、図2及び図3に示すように、保持部13を密閉せずに開放系で前記処理を行うことを意味する。この常圧下で処理を行うことにより、CFRPから炭素繊維の形態を損なわず再利用可能に回収することができる。   Furthermore, the treatment is preferably performed under normal pressure. Performing under normal pressure means that the treatment is performed in an open system without sealing the holding portion 13 as shown in FIGS. 1, 2, and 3. By performing the treatment under the normal pressure, the carbon fiber can be recovered from CFRP so as to be reusable without impairing the form of the carbon fiber.

以下に、実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明の主旨を超えない限り、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。尚、下記において、部及び%は、特に断らない限り、質量基準である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples as long as the gist of the present invention is not exceeded. In the following, “part” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

〈1〉円板型発熱体の製造
第一稀元素工業社製La0.8Sr0.2MnO粉末を、プレス成形(圧力:20MPa)し、その後、CIP成形(圧力:600MPa)することにより、円板形状とした。次いで、酸素気流中、温度1,500℃で5時間焼成することにより、直径24mm及び厚さ10mmの焼結体を得た。
その後、この焼結体をアセトンで超音波洗浄した。そして、焼結体を、25℃に調整した、AZエレクトロニックマテリアルズ社製ポリシラザン溶液「NN310−30」(商品名)中に、10秒間浸漬させた後、これを取り出し、酸素気流中、下記条件で熱処理した。これにより、上記焼結体の表面に、Si系の酸化物被膜を形成させ、円板型発熱体を得た。上記商品のポリシラザンは、−(SiHNH)−であり、n=800〜1,200の化合物である。
<熱処理条件>
塗膜付き焼結体を2時間かけて450℃まで昇温加熱し、450℃で1時間保持した。その後、5時間かけて1,200℃まで昇温加熱し、1,200℃で1時間保持した。次いで、5時間かけて、室温まで降温させた。
<1> Manufacture of a disc-shaped heating element La 0.8 Sr 0.2 MnO 3 powder manufactured by Daiichi Rare Element Industrial Co., Ltd. is press-molded (pressure: 20 MPa), and then CIP-molded (pressure: 600 MPa). Thus, a disk shape was obtained. Next, the sintered body having a diameter of 24 mm and a thickness of 10 mm was obtained by firing in an oxygen stream at a temperature of 1,500 ° C. for 5 hours.
Thereafter, this sintered body was ultrasonically cleaned with acetone. And after immersing for 10 second in polysilazane solution "NN310-30" (brand name) by AZ Electronic Materials which adjusted the sintered compact to 25 degreeC, this was taken out and the following conditions were carried out in oxygen stream. And heat treated. As a result, a Si-based oxide film was formed on the surface of the sintered body to obtain a disk-type heating element. The polysilazane of the above product is — (SiH 2 NH) n —, which is a compound of n = 800 to 1,200.
<Heat treatment conditions>
The coated sintered body was heated to 450 ° C. over 2 hours and held at 450 ° C. for 1 hour. Thereafter, the temperature was raised to 1,200 ° C. over 5 hours, and the temperature was maintained at 1,200 ° C. for 1 hour. Next, the temperature was lowered to room temperature over 5 hours.

前記円板型発熱体について、リガク社製「RINT2000」(型式名)を用いたXRD測定、及び、PHI社製「ADEPT1010」(型式名)を用いたD−SIMS測定に供して、それぞれ、被覆部の組成分析、及び、被覆部表面からの深さ方向分析を行った。その結果、被覆部が、La9.33Si26及びMnSiO12からなることが分かった。また、これらの割合を求めたところ、La9.33Si26が65質量%であり、MnSiO12が35質量%であることが分かった。更に、円板型成形材料の表面から約4μmのあたりで、Si元素の減衰が停滞していることから、被覆部の厚さが約4μmであることが分かった。 The disc-shaped heating element was subjected to XRD measurement using “RINT2000” (model name) manufactured by Rigaku and D-SIMS measurement using “ADEPT1010” (model name) manufactured by PHI, respectively. Composition analysis and depth direction analysis from the coating surface. As a result, it was found that the covering portion was made of La 9.33 Si 6 O 26 and Mn 7 SiO 12 . Furthermore, it was determined these proportions, La 9.33 Si 6 O 26 is 65 wt%, Mn 7 SiO 12 was found to be 35 mass%. Furthermore, since the attenuation of the Si element was stagnant around 4 μm from the surface of the disk molding material, it was found that the thickness of the covering portion was about 4 μm.

XRD測定及びD−SIMS測定は、以下の通りである。
<XRD測定条件>
X線源:Cu
スキャンステップ:0.02deg.
スキャンスピード:4.0deg./min.
管電圧:40kV
管電流:40mA
<D−SIMS測定条件>
1次イオン:Cs
1次加速電圧:5.0kV
検出領域:100μm×100μm
XRD measurement and D-SIMS measurement are as follows.
<XRD measurement conditions>
X-ray source: Cu
Scan step: 0.02 deg.
Scan speed: 4.0 deg. / Min.
Tube voltage: 40 kV
Tube current: 40 mA
<D-SIMS measurement conditions>
Primary ion: Cs +
Primary acceleration voltage: 5.0 kV
Detection area: 100 μm × 100 μm

〈2〉炭素繊維の回収装置10(10b)の作製
前記〈1〉で得られた円板型発熱体を5個単位で用い、各側面を密着させて各中心を結んだときに正五角形を形成するように配置してこれを1段とし、図6及び図7に示すように、縦方向に36度ずつずらして50段積層し、上下方向に通気可能な構造を備える円板集成発熱体123aを得た。この円板集成発熱体123aを集成発熱体123として用いた。
次いで、集成発熱体123を、チタン酸アルミニウム(AlTiO)からなる円筒状の収容体124(内径69mm)の中央部に、その内壁に接触しないように、発熱体支持台144(図3の符号144参照、図2に図示せずないが、同様に配設している)上に設置した。また、この収容体124の外側であって、集成発熱体123を包囲するように且つ収容体124の外壁に接触しないように、螺旋状の励磁コイル125を配設した。
更に、収容体124とは別体の保持部13を用意した。この保持部13は、図10に示す形態であり、収容体124上に重ねて配置される保持部構成壁132と、2本のアルミナ(Al)製の丸棒を上下に交差させて格子状に組まれ、保持部構成壁132の内壁面に取り外し可能に固定された保持用部材131と、を有する(図2及び図10参照)。
<2> Production of carbon fiber recovery device 10 (10b) The disk-shaped heating element obtained in the above <1> is used in units of 5, and each side is brought into close contact with each other to form a regular pentagon. As shown in FIG. 6 and FIG. 7, a disc assembly heating element having a structure in which 50 stages are stacked by shifting by 36 degrees in the vertical direction and the structure can be ventilated in the vertical direction. 123a was obtained. This disk assembly heating element 123 a was used as the assembly heating element 123.
Next, the heating element support base 144 (FIG. 3) is provided so that the assembled heating element 123 does not come into contact with the inner wall of the cylindrical container 124 (inner diameter 69 mm) made of aluminum titanate (Al 2 TiO 5 ). (Not shown in FIG. 2 but arranged in the same manner). In addition, a helical excitation coil 125 is disposed outside the container 124 so as to surround the assembled heating element 123 and not to contact the outer wall of the container 124.
Further, a holding unit 13 that is separate from the container 124 was prepared. This holding portion 13 has the form shown in FIG. 10, and a holding portion constituting wall 132 placed on the container 124 and two round bars made of alumina (Al 2 O 3 ) are vertically crossed. And holding member 131 that is removably fixed to the inner wall surface of holding portion constituting wall 132 (see FIGS. 2 and 10).

〈3〉炭素繊維の回収
前記〈2〉に示した装置10b(図2参照)を用い、以下の要領で生成させた各温度の過熱水蒸気で炭素繊維強化プラスチックの処理を行い、炭素繊維の回収を行った。尚、水蒸気供給装置として、水蒸気製造用ボイラー及び送気ポンプを、配管を介して導入部11aと連結した。
そして、前記装置10bの保持部13を取り外したまま、熱電対を排出部11b側の発熱体123の開口部上に配置した状態で、高周波交流電源から、励磁コイル125に周波数50kHzの電圧を供給し、電磁誘導により集成発熱体123を1,100℃に発熱させた。
<3> Recovery of carbon fiber Using the apparatus 10b (see FIG. 2) shown in <2> above, the carbon fiber reinforced plastic is treated with superheated steam at each temperature generated in the following manner to recover the carbon fiber. Went. In addition, as a water vapor supply device, a water vapor production boiler and an air supply pump were connected to the introduction part 11a through a pipe.
Then, with the thermocouple placed on the opening of the heating element 123 on the discharge unit 11b side with the holding unit 13 of the device 10b removed, a voltage of 50 kHz is supplied from the high frequency AC power source to the excitation coil 125. The assembled heating element 123 was heated to 1,100 ° C. by electromagnetic induction.

その後、比較例1においては、水蒸気供給装置から飽和水蒸気を9.0kg/時で供給して、導入部11aより導入し、発熱している集成発熱体123の外表面及び内表面に飽和水蒸気を接触させて、過熱水蒸気の温度が600℃に安定することを確認し、排出部11bから9.0kg/時で排出した。次いで、前記上下に組まれた保持用部材131の間にCFRPの試験片を挟んで固定した保持部13を、過熱水蒸気の温度が600℃で安定した時点で、過熱水蒸気を発生させたままで、収容体124上に積み重ね、そのまま3分間の処理を行った。   Thereafter, in Comparative Example 1, saturated steam is supplied from the steam supply device at 9.0 kg / hour, introduced from the introduction portion 11a, and saturated steam is supplied to the outer surface and the inner surface of the heat generating assembly 123 that is generating heat. It was made to contact and it confirmed that the temperature of superheated steam was stabilized at 600 degreeC, and discharged | emitted at 9.0 kg / hour from the discharge part 11b. Next, when the temperature of the superheated steam is stabilized at 600 ° C., the holding part 13 fixed with the CFRP test piece sandwiched between the holding members 131 assembled above and below, while the superheated steam is generated, They were stacked on the container 124 and processed for 3 minutes.

同様にして、実施例1〜3においては、水蒸気供給装置から飽和水蒸気を9.0kg/時で供給して、導入部11aより導入し、発熱している集成発熱体123の外表面及び内表面に飽和水蒸気を接触させて、800℃の過熱水蒸気を生成させ、排出部11bから9.0kg/時で排出して、表1に示すように、実施例1では3分間、実施例2では30分間、実施例3では60分間、各々処理を行った。   Similarly, in Examples 1 to 3, the saturated steam is supplied from the steam supply device at 9.0 kg / hour, introduced from the introduction part 11a, and the outer and inner surfaces of the heat generating assembly 123 that generates heat. Saturated water vapor is contacted to generate superheated water vapor at 800 ° C. and discharged from the discharge part 11b at 9.0 kg / hour, and as shown in Table 1, in Example 1, it is 3 minutes, and in Example 2, it is 30 minutes. Each of the treatments was performed for 60 minutes in Example 3 for 60 minutes.

前記処理の結果を以下の基準で評価し、表1に示した。即ち、当初の炭素繊維強化プラスチックから除去されたプラスチックの質量割合を除去率として、下記式(9)により算出される値を表1に示した。
また、比較例1及び実施例1では、各々1分間あたりに除去されたプラスチックの体積を除去速度とし、下記式(10)により算出される値を表1に示した。
更に、回収された炭素繊維の状態を下記基準にあてはめ、その結果を表1の「回収状態」の欄に示した。
「○」…基布層間が剥離し、且つ、繊維束を維持したまた回収できた。
「×」…基布層間は剥離せず、炭素繊維を回収できなかった。
The results of the treatment were evaluated according to the following criteria and are shown in Table 1. That is, Table 1 shows values calculated by the following formula (9), with the mass ratio of the plastic removed from the original carbon fiber reinforced plastic as the removal rate.
In Comparative Example 1 and Example 1, Table 1 shows values calculated by the following equation (10), with the volume of the plastic removed per minute as the removal rate.
Furthermore, the state of the recovered carbon fiber was applied to the following criteria, and the result is shown in the “recovered state” column of Table 1.
“◯”: The base fabric layer was peeled off, and the fiber bundle was maintained and recovered.
“X”: The base fabric layer was not peeled off, and the carbon fiber could not be recovered.

Figure 0005498144
Figure 0005498144

除去率の算出方法
除去率(%)=(M−M)/M×100 (9)
処理前のCFRPの質量――――――――――――;M
処理後のCFRP(炭素繊維回収物)の質量―――;M
処理前のCFRP中に含まれるプラスチックの質量;M
(Mは下記炭素繊維強化プラスチックに関する各含有率及び密度を利用して算出)
Calculation method removal rate of removal rate (%) = (M 1 -M 2) / M P × 100 (9)
Mass of CFRP before processing ―――――――――――― ; M 1
Mass of CFRP (carbon fiber recovered material) after treatment ---; M 2
Mass of plastic contained in CFRP before processing; MP
( MP is calculated using the content and density of the following carbon fiber reinforced plastics)

除去速度の算出方法
除去速度(cm/分)={(M1−M2)/ρ}/T (10)
処理前のCFRPの質量――――――――――――;M
処理後のCFRP(炭素繊維回収物)の質量―――;M
ρ(プラスチックの密度)―――――――――――;1.24g/cm
T(処理時間)――――――――――――――――;3分
Method of calculating removal rate Removal rate (cm 3 / min) = {(M1-M2) / ρ} / T (10)
Mass of CFRP before processing ―――――――――――― ; M 1
Mass of CFRP (carbon fiber recovered material) after treatment ---; M 2
ρ (Plastic density) ―――――――――――; 1.24 g / cm 3
T (processing time) ―――――――――――――――― ; 3 minutes

試験片として利用した炭素繊維強化プラスチックは以下の通りである。
寸法;25mm×25mm×2mm
炭素繊維種;東レ株式会社製、品名「T300」(繊維径7μm、密度1.76g/cm
炭素繊維形態;単繊維3000本が無撚り状態で束ねられた繊維束(幅約1.5mm)
炭素繊維基布;平織り織布
炭素繊維積層数;10層(10層積層炭素繊維基布)
炭素繊維含有率;46体積%(炭素繊維強化プラスチック全体100体積%)
プラスチック種;エポキシ樹脂(密度1.24g/cm
プラスチック含有率;54体積%(炭素繊維強化プラスチック全体100体積%)
The carbon fiber reinforced plastic used as a test piece is as follows.
Dimensions: 25mm x 25mm x 2mm
Carbon fiber type; manufactured by Toray Industries, Inc., product name “T300” (fiber diameter 7 μm, density 1.76 g / cm 3 )
Carbon fiber form: Bundles of 3000 single fibers bundled in an untwisted state (width: about 1.5 mm)
Carbon fiber base fabric: Plain woven fabric Carbon fiber lamination number: 10 layers (10-layer laminated carbon fiber base fabric)
Carbon fiber content: 46% by volume (total carbon fiber reinforced plastic 100% by volume)
Plastic type: epoxy resin (density 1.24 g / cm 3 )
Plastic content: 54% by volume (total carbon fiber reinforced plastic 100% by volume)

〈4〉実施例の効果
比較例1における除去率は65%であったものの、積層炭素繊維基布の層間が剥離されておらず、再利用可能な回収ができなかった。
これに対して、実施例1〜3では、いずれも炭素繊維強化プラスチックに含まれるプラスチックの70質量%以上を除去し、且つ、当初含まれたプラスチックの30質量%に相当する成分を残存させた状態で炭素繊維を回収することができた。これにより、炭素繊維製の積層された基布の層間は剥離可能な状態にできた。一方で、繊維束が過度に分解されて、単繊維の状態にまで解離されてしまうことを抑制できた。このことから、再利用性に極めて優れた状態の炭素繊維を回収することができたことが分かる。
<4> Effect of Example Although the removal rate in Comparative Example 1 was 65%, the layers of the laminated carbon fiber base fabric were not peeled off, and reusable recovery was not possible.
On the other hand, in Examples 1 to 3, 70% by mass or more of the plastic contained in the carbon fiber reinforced plastic was removed, and the component corresponding to 30% by mass of the initially contained plastic was left. The carbon fiber could be recovered in the state. As a result, the layers of the laminated base fabric made of carbon fiber could be peeled. On the other hand, it was possible to suppress that the fiber bundle was excessively decomposed and dissociated into a single fiber state. From this, it can be seen that the carbon fiber in a state excellent in reusability could be recovered.

本発明の炭素繊維の回収方法は、炭素繊維リサイクル分野において広く利用できる。例えば、自動車材料、航空機材料、スポーツ用品材料、家電製品材料等を利用する各種分野において好適である。   The carbon fiber recovery method of the present invention can be widely used in the field of carbon fiber recycling. For example, it is suitable in various fields that use automobile materials, aircraft materials, sports equipment materials, household electrical appliance materials, and the like.

10、10a、10b、10c;炭素繊維の回収装置、
11a;導入部、11b;排出部、
12;ヒータ部、
121:発熱体、
122a、122b:通気性発熱体、122c;通気孔、
123;集成発熱体、
123a;円板集成発熱体、123b;円板型発熱体、
123c;棒体集成発熱体、123d;棒型発熱体、
123e;球体集成発熱体、123f;球型発熱体、
124;収容体、125;励磁コイル、126;断熱層、
13;保持部、131;保持用部材、132;保持部構成壁、
141,142:ブラケット、143:台座、144:発熱体支持台、145:弾性体、146:シール材、147a,147b:断熱材、148a:開口部材(導入部側開口部材)、148b:開口部材(排出部側開口部材)、149a:蓋部(導入部側蓋部)、149b:蓋部(排出部側蓋部)、150;ボルト、151;ナット。
10, 10a, 10b, 10c; carbon fiber recovery device,
11a; introduction part, 11b; discharge part,
12; heater section,
121: heating element,
122a, 122b: breathable heating element, 122c; vent hole,
123; assembly heating element,
123a; disc assembly heating element, 123b; disc type heating element,
123c; rod assembly heating element, 123d; rod heating element,
123e; sphere assembly heating element, 123f; spherical heating element,
124; container, 125; exciting coil, 126; heat insulation layer,
13; holding part, 131; holding member, 132; holding part constituting wall,
141, 142: bracket, 143: pedestal, 144: heating element support base, 145: elastic body, 146: sealing material, 147a, 147b: heat insulating material, 148a: opening member (opening side opening member), 148b: opening member (Discharge part side opening member), 149a: cover part (introduction part side cover part), 149b: cover part (discharge part side cover part), 150; bolt, 151; nut.

Claims (4)

炭素繊維を束ねた繊維束によって形成された炭素繊維基布が積層された積層炭素繊維基布を備えた炭素繊維強化プラスチックを含む被処理体を800℃以上の過熱水蒸気にて処理することにより、前記炭素繊維強化プラスチック中のプラスチックを除去して、前記積層炭素繊維基布の基布層間を剥離しつつ、前記繊維束を維持して前記炭素繊維を回収することを特徴とする炭素繊維の回収方法。 By treating an object to be treated, which includes a carbon fiber reinforced plastic provided with a laminated carbon fiber base fabric formed by laminating carbon fiber base fabrics formed by bundles of carbon fibers, with superheated steam at 800 ° C. or higher, The carbon fiber-recovered plastic is recovered by removing the plastic in the carbon fiber-reinforced plastic and peeling the base fabric layer of the laminated carbon fiber base fabric while maintaining the fiber bundle. Method. 前記処理前の前記炭素繊維強化プラスチック中に含まれるプラスチックを100質量%とした場合に、前記処理では前記プラスチックの68〜80質量%を除去するとともに20〜32質量%を残存させる請求項1記載の炭素繊維の回収方法。   2. When the plastic contained in the carbon fiber reinforced plastic before the treatment is 100% by mass, the treatment removes 68 to 80% by mass of the plastic and leaves 20 to 32% by mass. Carbon fiber recovery method. 前記処理は常圧下で行う請求項又はの炭素繊維の回収方法。 The carbon fiber recovery method according to claim 1 or 2 , wherein the treatment is performed under normal pressure. 水蒸気を導入する導入部と、An introduction part for introducing water vapor;
前記水蒸気を800℃以上に加熱して過熱水蒸気とするヒータ部と、A heater unit that heats the water vapor to 800 ° C. or higher to form superheated water vapor;
前記被処理体を保持する保持部と、A holding unit for holding the object to be processed;
前記過熱水蒸気を排出する排出部と、を、前記水蒸気の上流側から下流側に向かって順に備え、A discharge part for discharging the superheated steam, and in order from the upstream side to the downstream side of the steam,
前記ヒータ部は、発熱体と、内部に前記発熱体が収容された収容体と、前記収容体の外側に巻回して配置された励磁コイルと、を備え、The heater unit includes a heating element, a container in which the heating element is housed, and an excitation coil that is wound around the outside of the container.
前記発熱体が下記一般式(1)で表される電磁誘導型発熱体成形材料からなる炭素繊維の回収装置を用いて行う請求項1乃至3のうちのいずれかに記載の炭素繊維の回収方法。The carbon fiber recovery method according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating element is performed using a carbon fiber recovery device made of an electromagnetic induction heating element molding material represented by the following general formula (1). .
LaLa 1−x1-x M 1 x M 2 O 3−y 3-y ・・・ (1)(1)
〔式中、M[Where M 1 は、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれた少なくとも1種の元素であり、MIs at least one element selected from Mg, Ca, Sr and Ba; 2 は、Cr、Co及びMnから選ばれた少なくとも1種の元素であり、0<x≦0.5、且つ、0≦y≦0.1である。〕Is at least one element selected from Cr, Co and Mn, and 0 <x ≦ 0.5 and 0 ≦ y ≦ 0.1. ]
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