JP5816898B2 - Recycled fiber manufacturing method and recycled fiber manufacturing system - Google Patents

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Description

本発明は、炭素繊維強化樹脂やガラス繊維強化樹脂などの繊維強化樹脂を構成する繊維部分の損傷を抑えつつマトリックス樹脂を取り除いて再利用可能なリサイクル繊維を得るリサイクル繊維の製造方法およびリサイクル繊維製造システムに関する。   The present invention relates to a method for producing a recycled fiber and a recycled fiber production, in which the matrix resin is removed and a reusable recycled fiber is obtained while suppressing damage to a fiber part constituting the fiber reinforced resin such as a carbon fiber reinforced resin or a glass fiber reinforced resin. About the system.

従来から、廃材となった繊維強化樹脂からマトリックス樹脂を取り除いて繊維部分を再利用可能なリサイクル繊維として回収することが行われている。ここで、繊維強化樹脂とは、炭素繊維やガラス繊維などの繊維の束に熱硬化性樹脂(例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂)や熱可塑性樹脂(例えば、ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、メチルメタアクリレート)などの各種樹脂成分をマトリックス樹脂として含浸させることにより強度を向上させた複合材料である。この繊維強化樹脂としては、例えば、炭素繊維の束にマトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維強化樹脂や、ガラス繊維の束に樹脂成分を含浸させたガラス繊維強化樹脂などがある。   Conventionally, a matrix resin is removed from a fiber reinforced resin that has become a waste material, and a fiber portion is recovered as a reusable recycled fiber. Here, the fiber reinforced resin means a thermosetting resin (for example, unsaturated polyester resin, epoxy resin, phenol resin) or a thermoplastic resin (for example, polypropylene, polyamide resin, It is a composite material whose strength is improved by impregnating various resin components such as methyl methacrylate) as a matrix resin. Examples of the fiber reinforced resin include a carbon fiber reinforced resin in which a bundle of carbon fibers is impregnated with a matrix resin, and a glass fiber reinforced resin in which a bundle of glass fibers is impregnated with a resin component.

繊維強化樹脂から繊維部分を回収する方法として、繊維強化樹脂を超臨界流体や亜臨界流体で満たした雰囲気中に曝して繊維強化樹脂を構成するマトリックス樹脂を分解する方法が知られている。例えば、下記特許文献1には、反応処理容器内に365〜390℃の温度範囲の水を供給しながら繊維強化樹脂の加水分解を行うリサイクル炭素繊維の製造方法が開示されている。   As a method for recovering the fiber portion from the fiber reinforced resin, a method is known in which the matrix resin constituting the fiber reinforced resin is decomposed by exposing the fiber reinforced resin to an atmosphere filled with a supercritical fluid or a subcritical fluid. For example, Patent Document 1 below discloses a method for producing recycled carbon fiber in which a fiber reinforced resin is hydrolyzed while water in a temperature range of 365 to 390 ° C. is supplied into a reaction processing vessel.

特開2005−336331号公報JP 2005-336331 A

しかしながら、上記特許文献1に記載されたリサイクル炭素繊維の製造方法においては、繊維強化樹脂を密閉された超臨界状態または亜臨界状態の雰囲気中と、365〜390℃の温度範囲の水を供給しながら超臨界状態または亜臨界状態を維持した雰囲気中とでそれぞれ分解処理を行うため超臨界状態または亜臨界状態を維持するためのエネルギ消費量が増加して処理効率が低いという問題があった。   However, in the method for producing recycled carbon fiber described in Patent Document 1, water in a temperature range of 365 to 390 ° C. is supplied in a supercritical or subcritical atmosphere in which the fiber reinforced resin is sealed. However, since the decomposition process is performed in the atmosphere in which the supercritical state or the subcritical state is maintained, the energy consumption for maintaining the supercritical state or the subcritical state is increased, and the processing efficiency is low.

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、繊維強化樹脂を分解処理するための超臨界状態または亜臨界状態の維持時間を短くして処理効率を向上させることができるリサイクル繊維の製造方法およびリサイクル繊維製造システムを提供することにある。   The present invention has been made to address the above problems, and its purpose is recycling that can shorten the supercritical state or subcritical state maintenance time for decomposing the fiber reinforced resin to improve the processing efficiency. An object of the present invention is to provide a fiber manufacturing method and a recycled fiber manufacturing system.

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、繊維強化樹脂を構成するマトリックス樹脂の分解に用いる樹脂分解用溶媒と、樹脂分解用溶媒を加熱して超臨界状態または亜臨界状態とした臨界流体を生成する臨界流体生成手段と、繊維強化樹脂を収容してマトリックス樹脂の分解処理を行うための反応処理容器とを用いたリサイクル繊維の製造方法であって、繊維強化樹脂を反応処理容器に配置した後、液体状態の樹脂分解用溶媒を反応処理容器内に導入して繊維強化樹脂を浸漬するワーク配置工程と、反応処理容器内に繊維強化樹脂を配置するワーク配置工程と、臨界流体生成手段にて臨界流体を生成する臨界流体生成工程と、反応処理容器内に配置した繊維強化樹脂におけるマトリックス樹脂を臨界流体を用いて分解処理する樹脂分解工程と、樹脂分解工程の後、反応処理容器内に液体状態の樹脂分解用溶媒を導入しつつ反応処理容器内に存在する流体を排出しながら同反応処理容器内の温度を下げる液体溶媒供給工程とを含むことにある。
In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a resin decomposing solvent used for decomposing a matrix resin constituting a fiber reinforced resin, and a critical fluid heated to a supercritical state or a subcritical state by heating the resin decomposing solvent. A recycled fiber manufacturing method using a critical fluid generating means for generating a fiber and a reaction processing container for containing a fiber reinforced resin and decomposing a matrix resin, the fiber reinforced resin being disposed in the reaction processing container After that, a work placement step for introducing a liquid-state resin decomposition solvent into the reaction processing vessel and immersing the fiber reinforced resin, a work placement step for placing the fiber reinforced resin in the reaction treatment vessel, and a critical fluid generating means A critical fluid generating process for generating a critical fluid in the resin, and a resin decomposing process for decomposing the matrix resin in the fiber reinforced resin disposed in the reaction processing vessel using the critical fluid After the resin decomposition step, and a liquid solvent supply step of lowering the temperature of the reaction process the reaction treatment vessel while discharging the fluid present in the reaction process chamber while introducing resin decomposed solvent in the liquid state into the container There is to include.

ここで、超臨界状態とは、樹脂分解用溶媒を同樹脂分解用溶媒の臨界温度以上の温度に加熱するとともに、同樹脂分解用溶媒の臨界圧力以上の圧力に加圧した流体の状態である。また、亜臨界状態とは、樹脂分解用溶媒を同樹脂分解用溶媒の臨界温度以上の温度に加熱するとともに、同樹脂分解用溶媒の臨界圧力以下に加圧した流体の状態である。   Here, the supercritical state is a state of a fluid in which the resin decomposition solvent is heated to a temperature equal to or higher than the critical temperature of the resin decomposition solvent and is pressurized to a pressure equal to or higher than the critical pressure of the resin decomposition solvent. . The subcritical state is a state of a fluid in which the resin decomposition solvent is heated to a temperature equal to or higher than the critical temperature of the resin decomposition solvent and is pressurized below the critical pressure of the resin decomposition solvent.

このように構成した本発明の特徴によれば、リサイクル繊維の製造方法は、樹脂分解用溶媒を超臨界状態または亜臨界状態とした反応処理容器内でマトリックス樹脂を分解した後、反応処理容器内に液体状態の樹脂分解用溶媒を導入して反応処理容器内の温度を低下させながら反応処理容器内の流体を排出させている。すなわち、本発明に係るリサイクル繊維の製造方法は、繊維強化樹脂を構成するマトリックス樹脂を超臨界流体または亜臨界流体で可溶化した後、液体状態の樹脂分解用溶媒を反応処理容器内に導入することによって反応処理容器内の温度を下げながら繊維強化樹脂を構成する繊維成分内や反応処理容器内で前記可溶化したマトリックス樹脂の分解生成物を溶解させている。これにより、繊維強化樹脂の分解処理過程において、超臨界状態または亜臨界状態の維持時間を短くすることができ、効率的に繊維部分を回収してリサイクル繊維を生成することができる。
According to the feature of the present invention configured as described above, the method for producing recycled fiber includes the step of decomposing a matrix resin in a reaction processing container in which a solvent for resin decomposition is in a supercritical state or a subcritical state, and then in the reaction processing container. The liquid in the reaction processing vessel is discharged while lowering the temperature in the reaction processing vessel by introducing a solvent for resin decomposition in a liquid state. That is, in the method for producing recycled fiber according to the present invention, the matrix resin constituting the fiber reinforced resin is solubilized with a supercritical fluid or a subcritical fluid, and then a resin decomposition solvent in a liquid state is introduced into the reaction processing vessel. As a result, the decomposition product of the solubilized matrix resin is dissolved in the fiber component constituting the fiber reinforced resin or in the reaction processing container while lowering the temperature in the reaction processing container. As a result, in the process of decomposing the fiber reinforced resin, the supercritical state or subcritical state maintenance time can be shortened, and the fiber portion can be efficiently recovered to produce recycled fiber.

また、このように構成した本発明の特徴によれば、リサイクル繊維の製造方法は、ワーク配置工程において反応処理容器内に配置した繊維強化樹脂を液体状態の樹脂分解用溶媒で浸漬している。これにより、反応処理容器内を加熱して臨界流体を生成する場合においては、繊維強化樹脂におけるマトリックス樹脂の炭化を防止してマトリックス樹脂の除去率および回収率を向上させることができる。また、繊維強化樹脂を構成するマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂で構成されている場合においては、反応処理容器内の加熱時における硬化を防止してマトリックス樹脂の除去率および回収率を向上させることができる。Moreover, according to the characteristic of this invention comprised in this way, the manufacturing method of a recycled fiber immerses the fiber reinforced resin arrange | positioned in the reaction processing container in the workpiece | work arrangement | positioning process with the solvent for resin decomposition of a liquid state. Thereby, in the case where a critical fluid is generated by heating the inside of the reaction processing container, carbonization of the matrix resin in the fiber reinforced resin can be prevented and the removal rate and recovery rate of the matrix resin can be improved. In addition, when the matrix resin constituting the fiber reinforced resin is composed of a thermosetting resin, it is possible to improve the removal rate and recovery rate of the matrix resin by preventing curing during heating in the reaction processing vessel. it can.

また、本発明の他の特徴は、前記リサイクル繊維の製造方法において、臨界流体生成手段は、反応処理容器外で樹脂分解用溶媒を予め加熱して予備加熱流体を生成する予備加熱流体生成手段を備え、樹脂分解工程は、予備加熱流体生成手段によって生成された予備加熱流体を反応処理容器内に導入しつつ同反応処理容器内の流体を排出しながらマトリックス樹脂の分解処理を行い、液体溶媒供給工程は、反応処理容器内に導入している予備加熱流体の温度を下げることにより前記液体状態の樹脂分解用溶媒を得ることにある。Another feature of the present invention is that in the method for producing recycled fiber, the critical fluid generating means includes preheated fluid generating means for generating a preheated fluid by preheating the resin decomposition solvent outside the reaction processing vessel. In the resin decomposition step, the preheated fluid generated by the preheated fluid generating means is introduced into the reaction processing vessel, the matrix resin is decomposed while discharging the fluid in the reaction processing vessel, and the liquid solvent is supplied. The step is to obtain the resin-decomposing solvent in the liquid state by lowering the temperature of the preheating fluid introduced into the reaction processing vessel.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、リサイクル繊維の製造方法は、反応処理容器内に予備加熱流体を導入しながら繊維強化樹脂を構成するマトリックス樹脂を分解処理した後、予備加熱流体の温度を下げることにより液体状態の樹脂分解用溶媒を生成して液体溶媒供給工程を行っている。これにより、樹脂分解工程においては、反応処理容器内に新たに導入される予備加熱流体由来の超臨界流体または亜臨界流体によってマトリックス樹脂の分解を効率的に行うことができる。また、液体溶媒供給工程においては、反応処理容器内に導入される予備加熱流体が除々に温度が低下して液体に変化するため、樹脂分解工程における初期の段階ではマトリックス樹脂の分解処理を引き続き行い、徐々に樹脂分解工程に移行する。これにより、マトリックス樹脂の分解不足を抑えて精度良くマトリックス樹脂を分解することができる。According to another feature of the present invention configured as described above, the method for producing recycled fiber includes preheating after decomposing the matrix resin constituting the fiber reinforced resin while introducing the preheating fluid into the reaction processing vessel. By lowering the temperature of the fluid, a solvent for resin decomposition in a liquid state is generated and a liquid solvent supply step is performed. Thereby, in the resin decomposition step, the matrix resin can be efficiently decomposed by the supercritical fluid or subcritical fluid derived from the preheating fluid newly introduced into the reaction processing vessel. Also, in the liquid solvent supply process, the preheated fluid introduced into the reaction processing vessel gradually changes in temperature as the temperature is lowered, so that the matrix resin decomposition process continues in the initial stage of the resin decomposition process. Gradually move to the resin decomposition process. Thereby, it is possible to accurately decompose the matrix resin while suppressing insufficient decomposition of the matrix resin.

また、本発明の他の特徴は、リサイクル繊維の製造方法は、リサイクル繊維の製造方法において、さらに、反応処理容器内から排出された流体から樹脂分解用溶媒を回収する溶媒回収工程を含み、臨界流体生成工程および液体溶媒供給工程は、溶媒回収工程にて回収した樹脂分解用溶媒を用いることにある。Another feature of the present invention is that the recycled fiber manufacturing method further includes a solvent recovery step of recovering a solvent for resin decomposition from the fluid discharged from the reaction processing vessel in the recycled fiber manufacturing method, The fluid generation step and the liquid solvent supply step are to use the resin decomposition solvent recovered in the solvent recovery step.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、リサイクル繊維の製造方法は、臨界流体生成工程および液体溶媒供給工程で使用した樹脂分解溶媒を溶媒回収工程で回収して再び臨界流体生成工程および液体溶媒供給工程で使用するように構成されている。これにより、リサイクル繊維の製造方法は、経済的にマトリックス樹脂を分解および除去を行うことができる。According to another feature of the present invention configured as described above, the recycled fiber manufacturing method recovers the resin decomposition solvent used in the critical fluid generation step and the liquid solvent supply step in the solvent recovery step, and again generates the critical fluid generation step. And the liquid solvent supply step. Thereby, the manufacturing method of a recycled fiber can decompose and remove a matrix resin economically.

また、本発明の他の特徴は、前記リサイクル繊維の製造方法において、反応処理容器内から排出される流体の排出経路上に反応処理容器内の圧力を調整するための背圧弁を有することにある。Another feature of the present invention is that the method for producing recycled fiber includes a back pressure valve for adjusting the pressure in the reaction processing container on the discharge path of the fluid discharged from the reaction processing container. .

このように構成した本発明の他の特徴によれば、リサイクル繊維の製造方法は、反応処理容器から排出される流体の排出経路上に背圧弁を有している。このため、リサイクル繊維の製造方法における液体溶媒供給工程においては、反応処理容器内の圧力が背圧弁の背圧未満の範囲で樹脂分解用溶媒が貯留されて反応処理容器内で繊維強化樹脂を構成する繊維部分が樹脂分解用溶媒に浸された状態となる。これにより、繊維強化樹脂を構成する繊維部分に付着したマトリックス樹脂またはマトリックス樹脂の分解物を繊維部分から離脱させることができ、より精度良くマトリックス樹脂の分解および除去を行うことができる。また、液体溶媒供給工程の終了後においては、背圧弁を大気開放することにより反応処理容器内の樹脂分解用溶媒を連続的に反応処理容器内から排出することができるため、繊維強化樹脂を構成する繊維部分、反応処理容器内および排出経路内に存在するマトリックス樹脂またはマトリックス樹脂の分解物を精度よく回収することができる。According to another feature of the present invention configured as described above, the recycled fiber manufacturing method includes a back pressure valve on the discharge path of the fluid discharged from the reaction processing container. Therefore, in the liquid solvent supply step in the recycled fiber manufacturing method, the resin decomposition solvent is stored in a range where the pressure in the reaction processing container is less than the back pressure of the back pressure valve, and the fiber reinforced resin is configured in the reaction processing container. The fiber part to be immersed is immersed in the resin decomposition solvent. Thereby, the matrix resin adhering to the fiber part constituting the fiber reinforced resin or the decomposition product of the matrix resin can be separated from the fiber part, and the matrix resin can be decomposed and removed with higher accuracy. In addition, after the liquid solvent supply step is completed, the resin-decomposing solvent in the reaction processing container can be continuously discharged from the reaction processing container by opening the back pressure valve to the atmosphere. It is possible to accurately collect the matrix resin or the decomposition product of the matrix resin present in the fiber portion, the reaction processing container, and the discharge path.

また、本発明の他の特徴は、前記リサイクル繊維の製造方法において、反応処理容器は、反応処理容器内の流体が流通可能な通気孔を有しつつ繊維強化樹脂を反応処理容器の内周面から浮かせた状態で支持することができるワーク支持体を備え、ワーク配置工程は、ワーク支持体に繊維強化樹脂を支持させることにある。Another feature of the present invention is that in the method for producing recycled fiber, the reaction treatment container has a vent hole through which the fluid in the reaction treatment container can flow, and fiber reinforced resin is used as the inner peripheral surface of the reaction treatment container. A workpiece support that can be supported in a floating state, and the workpiece placement step is to support the fiber reinforced resin on the workpiece support.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、リサイクル繊維の製造方法は、反応処理容器内に設けられたワーク支持体に繊維強化樹脂が配置された状態で行われる。この場合、ワーク支持体は、反応処理容器内において繊維強化樹脂を浮かせた状態、すなわち、反応処理容器の内壁面に接触しない状態で繊維強化樹脂を支持する。これにより、リサイクル繊維の製造方法における樹脂分解工程および液体溶媒供給工程においては、反応処理容器内において繊維強化樹脂の位置や姿勢が変化することを防止して原形を維持するとともに損傷を抑えた状態で繊維部分を回収することができるとともに反応処理容器内の流体の排出口を繊維強化樹脂や繊維部分によって塞いで処理が滞るなどの不具合を防止することができる。また、繊維強化樹脂が反応処理容器の内壁面に接触する部分におけるマトリックス樹脂の分解不良やマトリックス樹脂またはマトリックス樹脂の分解物の滞留を防止して精度良くマトリックス樹脂を分解および除去することができる。According to the other characteristic of this invention comprised in this way, the manufacturing method of a recycled fiber is performed in the state by which the fiber reinforced resin is arrange | positioned at the workpiece support body provided in the reaction processing container. In this case, the workpiece support supports the fiber reinforced resin in a state where the fiber reinforced resin is floated in the reaction processing container, that is, in a state where it does not contact the inner wall surface of the reaction processing container. Thereby, in the resin decomposition step and the liquid solvent supply step in the manufacturing method of recycled fiber, the position and orientation of the fiber reinforced resin is prevented from changing in the reaction processing container, and the original shape is maintained and the damage is suppressed. Thus, it is possible to collect the fiber portion and prevent a problem such as the processing being delayed by closing the fluid discharge port in the reaction processing container with the fiber reinforced resin or the fiber portion. Further, the matrix resin can be decomposed and removed with high accuracy by preventing the matrix resin from being poorly decomposed at the portion where the fiber reinforced resin is in contact with the inner wall surface of the reaction processing vessel or the matrix resin or the matrix resin being decomposed.

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また、本発明は、リサイクル繊維の製造方法として実施できるばかりでなく、繊維強化樹脂における繊維部分とマトリックス樹脂との分離方法の発明およびリサイクル繊維製造システムの発明としても実施できるものである。   Further, the present invention can be implemented not only as a method for producing recycled fibers, but also as an invention for a method for separating a fiber portion and a matrix resin in a fiber reinforced resin and an invention for a recycled fiber production system.

具体的には、リサイクル繊維製造システムは、繊維強化樹脂を構成するマトリックス樹脂の分解に用いる樹脂分解用溶媒を加熱して超臨界状態または亜臨界状態とした臨界流体を生成する臨界流体生成手段と、繊維強化樹脂を収容した状態で臨界流体を導入してマトリックス樹脂の分解処理を行うための反応処理容器と、反応処理容器内に配置された繊維強化樹脂を浸漬する程度の液体状態の樹脂分解用溶媒を反応処理容器内に供給する送液ポンプと、マトリックス樹脂の分解処理の後に反応処理容器内に液体状態の樹脂分解用溶媒を供給する液体溶媒供給手段とを備えるようにするとよい。
Specifically, the recycled fiber production system includes a critical fluid generating means for generating a critical fluid in a supercritical state or a subcritical state by heating a resin decomposition solvent used for decomposing a matrix resin constituting the fiber reinforced resin. , A reaction treatment container for introducing a critical fluid in a state in which the fiber reinforced resin is contained and performing a decomposition treatment of the matrix resin, and a resin decomposition in a liquid state so as to immerse the fiber reinforced resin disposed in the reaction treatment container It is preferable to include a liquid feed pump that supplies the solvent for use into the reaction processing container and a liquid solvent supply means that supplies the resin decomposition solvent in a liquid state into the reaction processing container after the matrix resin decomposition process.

この場合、前記リサイクル繊維製造システムにおいて、臨界流体生成手段は、反応処理容器外で樹脂分解用溶媒を予め加熱して予備加熱流体を生成する予備加熱流体生成手段を備え、液体溶媒供給手段は、反応処理容器内に導入している予備加熱流体の温度を下げることにより液体状態の樹脂分解用溶媒を得るようにするとよい。
In this case, in the recycled fiber production system, the critical fluid generating means includes preheated fluid generating means that preheats the resin decomposition solvent outside the reaction processing container to generate a preheated fluid, and the liquid solvent supply means includes: It is preferable to obtain a resin-decomposing solvent in a liquid state by lowering the temperature of the preheating fluid introduced into the reaction processing vessel.

また、これらの場合、前記リサイクル繊維製造システムにおいて、さらに、反応処理容器内から排出された流体から樹脂分解用溶媒を回収する溶媒回収手段を備え、臨界流体生成手段および液体溶媒供給手段は、溶媒回収手段にて回収した樹脂分解用溶媒を用いるようにするとよい。
In these cases, the recycled fiber production system further includes solvent recovery means for recovering the resin decomposition solvent from the fluid discharged from the reaction processing container, and the critical fluid generation means and the liquid solvent supply means include the solvent It is preferable to use the resin decomposition solvent recovered by the recovery means.

また、これらの場合、前記リサイクル繊維製造システムにおいて、反応処理容器内から排出される流体の排出経路上に反応処理容器内の圧力を調整するための背圧弁を有するとよい。
In these cases, the recycled fiber production system may include a back pressure valve for adjusting the pressure in the reaction processing container on the discharge path of the fluid discharged from the reaction processing container.

また、これらの場合、前記リサイクル繊維製造システムにおいて、反応処理容器は、反応処理容器内の流体が流通可能な通気孔を有しつつ繊維強化樹脂を反応処理容器の内周面から浮かせた状態で支持することができるワーク支持体を備えるとよい。
Further, in these cases, in the recycled fiber manufacturing system, the reaction processing container has a vent hole through which the fluid in the reaction processing container can flow and the fiber reinforced resin is floated from the inner peripheral surface of the reaction processing container. It is good to provide the workpiece support body which can be supported.

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本発明の一実施形態に係るリサイクル繊維の製造方法に用いられるリサイクル繊維製造システムのシステム構成を模式的に示したブロック図である。It is the block diagram which showed typically the system configuration | structure of the recycled fiber manufacturing system used for the manufacturing method of the recycled fiber which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明に係るリサイクル繊維の製造方法の作業工程を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the operation | work process of the manufacturing method of the recycled fiber which concerns on this invention. (A)は本発明者らの実験結果における繊維強化樹脂からマトリックス樹脂を除去した繊維部分の電子顕微鏡写真であり、(B)は本発明者らによる(A)における実験と同様の条件にて行った別の実験結果における繊維強化樹脂からマトリックス樹脂を除去した繊維部分の電子顕微鏡写真である。(A) is an electron micrograph of the fiber part which removed the matrix resin from the fiber reinforced resin in the experiment results of the present inventors, and (B) is under the same conditions as the experiment in (A) by the present inventors. It is an electron micrograph of the fiber part which removed the matrix resin from the fiber reinforced resin in another experimental result performed. 樹脂分解用溶媒の種類ごとの可溶化率と反応時間との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the solubilization rate for every kind of solvent for resin decomposition | disassembly, and reaction time. 樹脂分解用溶媒としてアセトンを用いた場合の可溶化率と反応時間との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the solubilization rate at the time of using acetone as a solvent for resin decomposition | disassembly, and reaction time. 本発明の変形例に係るリサイクル繊維の製造方法に用いられるリサイクル繊維製造システムのシステム構成を模式的に示したブロック図である。It is the block diagram which showed typically the system configuration | structure of the recycled fiber manufacturing system used for the manufacturing method of the recycled fiber which concerns on the modification of this invention.

以下、本発明に係るリサイクル繊維の製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係るリサイクル繊維の製造方法に用いられるリサイクル繊維製造システム100のシステム構成を模式的に示したブロック図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。このリサイクル繊維製造システム100は、炭素繊維強化樹脂やガラス繊維強化樹脂などの繊維強化樹脂Fを構成するマトリックス樹脂を分解除去して繊維部分を再利用可能なリサイクル繊維として回収する機械装置群である。ここで、繊維強化樹脂Fとしては、炭素繊維やガラス繊維などの繊維の束に熱硬化性樹脂(例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂)や熱可塑性樹脂(例えば、ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、メチルメタアクリレート)などの各種樹脂成分をマトリックス樹脂として含浸させることにより構成されたものである。   Hereinafter, an embodiment of a method for producing recycled fiber according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a system configuration of a recycled fiber production system 100 used in the method for producing recycled fiber according to the present invention. Note that the drawings referred to in this specification are schematically shown by exaggerating some of the components in order to facilitate understanding of the present invention. For this reason, the dimension, ratio, etc. between each component may differ. The recycled fiber manufacturing system 100 is a group of mechanical devices that decompose and remove a matrix resin constituting the fiber reinforced resin F such as a carbon fiber reinforced resin and a glass fiber reinforced resin, and collect the fiber portion as a reusable recycled fiber. . Here, as the fiber reinforced resin F, a thermosetting resin (for example, unsaturated polyester resin, epoxy resin, phenol resin) or a thermoplastic resin (for example, polypropylene, polyamide resin) in a bundle of fibers such as carbon fiber and glass fiber. , Methyl methacrylate) and other resin components are impregnated as a matrix resin.

(リサイクル繊維製造システム100の構成)
リサイクル繊維製造システム100は、溶媒貯留槽101を備えている。溶媒貯留槽101は、液体状の樹脂分解用溶媒Cを貯留するための鉄製の容器である。この溶媒貯留槽101は、リサイクル繊維製造システム100の作動時に樹脂分解用溶媒Cを循環させることができる量の樹脂分解用溶媒Cを貯留することができる。樹脂分解用溶媒Cは、繊維強化樹脂Fを構成するマトリックス樹脂を分解して繊維部分から除去するために用いる物質であり、マトリックス樹脂を溶解し易い性質の物質で構成されている。本実施形態においては、樹脂分解用溶媒Cは、アセトンによって構成されている。
(Configuration of recycled fiber manufacturing system 100)
The recycled fiber manufacturing system 100 includes a solvent storage tank 101. The solvent storage tank 101 is an iron container for storing the liquid resin decomposition solvent C. The solvent storage tank 101 can store an amount of the resin decomposing solvent C that can circulate the resin decomposing solvent C when the recycled fiber manufacturing system 100 is operated. The resin-decomposing solvent C is a substance used for decomposing the matrix resin constituting the fiber reinforced resin F and removing it from the fiber portion, and is composed of a substance that easily dissolves the matrix resin. In the present embodiment, the resin-decomposing solvent C is composed of acetone.

溶媒貯留槽101には、供給管102が接続されている。供給管102は、溶媒貯留槽101に貯留されている樹脂分解用溶媒Cを反応処理容器106に導くための配管であり、末端部が反応処理容器106に接続されている。この供給管102の配管経路上には、送液ポンプ103、予熱器104およびバルブ105が設けられている。
A supply pipe 102 is connected to the solvent storage tank 101. The supply pipe 102 is a pipe for guiding the resin-decomposing solvent C stored in the solvent storage tank 101 to the reaction processing container 106, and a terminal portion is connected to the reaction processing container 106. A liquid feed pump 103, a preheater 104, and a valve 105 are provided on the piping path of the supply pipe 102.

送液ポンプ103は、溶媒貯留槽101に貯留されている樹脂分解用溶媒Cを吸引して反応処理容器106に送る機械装置であり、後述する制御装置120によって作動が制御される。予熱器104は、供給管102の外周部に配置した電熱コイル104aによって反応処理容器106に送られる樹脂分解用溶媒Cを所定の温度に加熱する加熱装置であり、制御装置120によって作動が制御される。この場合、予熱器104が樹脂分解用溶媒Cを加熱する所定の温度は、樹脂分解用溶媒Cを超臨界状態にする温度、すなわち、樹脂分解用溶媒Cの臨界温度に近い温度である。
The liquid feed pump 103 is a mechanical device that sucks the resin decomposition solvent C stored in the solvent storage tank 101 and sends it to the reaction processing vessel 106, and its operation is controlled by a control device 120 described later. The preheater 104 is a heating device that heats the resin decomposition solvent C sent to the reaction processing vessel 106 to a predetermined temperature by an electric heating coil 104 a disposed on the outer periphery of the supply pipe 102, and its operation is controlled by the control device 120. The In this case, the predetermined temperature at which the preheater 104 heats the resin decomposition solvent C is a temperature at which the resin decomposition solvent C is brought into a supercritical state, that is, a temperature close to the critical temperature of the resin decomposition solvent C.

本実施形態においては、予熱器104は、アセトンからなる樹脂分解用溶媒Cの臨界温度が235℃であるため樹脂分解用溶媒Cを約225℃に加熱する。なお、予熱器104が樹脂分解用溶媒Cを加熱する際における樹脂分解用溶媒Cの臨界温度に近い温度は、樹脂分解用溶媒Cの臨界温度に対して−5%の範囲の温度が好適である。バルブ105は、反応処理容器106内に供給する超臨界状態の樹脂分解用溶媒Cおよび液体状態の樹脂分解溶媒Cの流量を調節するための手動弁である。
In the present embodiment, the preheater 104 heats the resin decomposition solvent C to about 225 ° C. because the critical temperature of the resin decomposition solvent C made of acetone is 235 ° C. The temperature close to the critical temperature of the resin decomposing solvent C when the preheater 104 heats the resin decomposing solvent C is preferably in the range of −5% to the critical temperature of the resin decomposing solvent C. is there. The valve 105 is a manual valve for adjusting the flow rates of the supercritical resin decomposition solvent C and the liquid resin decomposition solvent C supplied into the reaction processing vessel 106.

反応処理容器106は、繊維強化樹脂Fを分解処理するための容器であり、水平方向に対して若干傾斜して延びる円筒体で構成されている。この場合、反応処理容器106の傾斜は、反応処理容器106内に供給される液体状の樹脂分解用溶媒Cを排出し易くするための所謂水勾配であり、概ね1〜10°の範囲の傾斜角に設定されている。   The reaction processing container 106 is a container for decomposing the fiber reinforced resin F, and is formed of a cylindrical body extending slightly inclined with respect to the horizontal direction. In this case, the inclination of the reaction processing vessel 106 is a so-called water gradient for facilitating the discharge of the liquid resin-decomposing solvent C supplied into the reaction processing vessel 106, and an inclination in the range of approximately 1 to 10 °. It is set to the corner.

この反応処理容器106は、繊維強化樹脂Fの処理温度(本実施形態においては、300℃)および処理圧力(本実施形態においては、5MPa)に耐えられる材料、例えばステンレス鋼で構成されている。また、円筒状に形成された反応処理容器106は、一方(図示左側)の端部が扉106aとして開閉自在に構成されているとともに他方(図示右側)の端部が閉塞されて構成されている。   The reaction processing vessel 106 is made of a material that can withstand the processing temperature (300 ° C. in the present embodiment) and the processing pressure (5 MPa in the present embodiment) of the fiber reinforced resin F, for example, stainless steel. Further, the reaction processing vessel 106 formed in a cylindrical shape is configured such that one end (the left side in the figure) can be opened and closed as a door 106a and the other end (the right side in the figure) is closed. .

反応処理容器106の内部は、繊維強化樹脂Fを分解処理するための領域であり、液密性および気密性をそれぞれ有して形成されている。この反応処理容器106の内部には、温度センサ106bおよびワーク支持体107がそれぞれ設けられている。温度センサ106bは、反応処理容器106の内部の温度を検出するための検出器である。この温度センサ106bは、それぞれ制御装置120に接続されてこの制御装置120に検出信号を出力する。なお、反応処理容器106内には、図示しない圧力計も設けられており、反応処理容器106内の圧力がモニタできるようになっている。   The inside of the reaction processing vessel 106 is a region for decomposing the fiber reinforced resin F, and is formed with liquid-tightness and air-tightness, respectively. Inside the reaction processing vessel 106, a temperature sensor 106b and a workpiece support 107 are provided. The temperature sensor 106 b is a detector for detecting the temperature inside the reaction processing vessel 106. Each temperature sensor 106 b is connected to the control device 120 and outputs a detection signal to the control device 120. In addition, a pressure gauge (not shown) is also provided in the reaction processing vessel 106 so that the pressure in the reaction processing vessel 106 can be monitored.

ワーク支持体107は、反応処理容器106内において反応処理容器106の内壁面に繊維強化樹脂Fが接触しないように繊維強化樹脂Fを内壁周面から浮かした状態で支持することができる容器である。このワーク支持体107は、反応処理容器106内に導入された臨界流体および繊維強化樹脂Fを構成するマトリックス樹脂の分解生成物が流通可能な通気孔を有して構成されている。   The workpiece support 107 is a container that can support the fiber reinforced resin F in a state of floating from the inner wall peripheral surface so that the fiber reinforced resin F does not contact the inner wall surface of the reaction processing container 106 in the reaction processing container 106. . The workpiece support 107 has a vent hole through which a critical fluid introduced into the reaction processing vessel 106 and a decomposition product of the matrix resin constituting the fiber reinforced resin F can flow.

具体的には、ワーク支持体107は、ステンレス製の板状の網部材を円筒状に形成した籠状に構成されている。この場合、円筒状に形成されたワーク支持体107における両端部は、一方(図示左側)の端部が板状の網部材によって開閉自在に塞がれるとともに他方(図示右側)の端部が同板状の網部材によって固定的に塞がれている。すなわち、繊維強化樹脂Fは、反応処理容器106およびワーク支持体107における一方(図示左側)の端部から出し入れされる。   Specifically, the workpiece support 107 is configured in a bowl shape in which a plate-like net member made of stainless steel is formed in a cylindrical shape. In this case, one end (the left side in the figure) of the both ends of the workpiece support 107 formed in a cylindrical shape is closed by a plate-shaped mesh member so that it can be opened and closed, and the other end (the right side in the figure) is the same. The plate-like net member is fixedly closed. That is, the fiber reinforced resin F is put in and out from one end (left side in the drawing) of the reaction processing vessel 106 and the workpiece support 107.

このワーク支持体107は、反応処理容器106内において筒状の外周部が反応処理容器106の内壁面に接触しない浮いた状態で支持されている。本実施形態においては、ワーク支持体107は、反応処理容器106の長手方向両端部の2つの壁面から突出した軸体によって支持される。なお、反応処理容器106内におけるワーク支持体107の支持方法は、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、ワーク支持体107の下部に支持脚を設けて反応処理容器106内の底部に載置した状態で支持させることもできる。   The workpiece support 107 is supported in a floating state in the reaction processing vessel 106 so that the cylindrical outer peripheral portion does not contact the inner wall surface of the reaction processing vessel 106. In the present embodiment, the workpiece support 107 is supported by shafts that protrude from two wall surfaces at both ends in the longitudinal direction of the reaction processing vessel 106. Note that the method for supporting the workpiece support 107 in the reaction processing vessel 106 is not limited to the present embodiment. For example, a support leg is provided at the bottom of the workpiece support 107 and the bottom of the reaction treatment vessel 106 is provided. It can also be supported in a mounted state.

一方、反応処理容器106の外周部には、上部部分に反応処理容器106の内部に連通した状態で前記供給管102が接続されているとともに、下部部分における最下部に反応処理容器106の内部に連通した状態で排出管108が接続されている。排出管108は、反応処理容器106内の流体を反応処理容器106内から排出するための配管である。この場合、反応処理容器106内の流体には、超臨界状態または亜臨界状態の樹脂分解用溶媒Cおよび液体状態の樹脂分解用溶媒Cがある。また、以下の説明においては、反応処理容器106内から排出された流体を「排出流体」と称することがある。   On the other hand, the supply pipe 102 is connected to the outer peripheral portion of the reaction processing vessel 106 in a state where it communicates with the inside of the reaction processing vessel 106 at the upper portion, and at the lowermost portion of the reaction processing vessel 106 inside the reaction processing vessel 106. A discharge pipe 108 is connected in a communicating state. The discharge pipe 108 is a pipe for discharging the fluid in the reaction processing container 106 from the reaction processing container 106. In this case, the fluid in the reaction processing vessel 106 includes a supercritical or subcritical resin decomposition solvent C and a liquid resin decomposition solvent C. In the following description, the fluid discharged from the reaction processing vessel 106 may be referred to as “discharged fluid”.

また、反応処理容器106の外周部には、全周に亘って電熱コイル109が巻き回された状態で設けられている。電熱コイル109は、制御装置120によって作動が制御される加熱装置であり、反応処理容器106の内部の温度を300℃に加熱するとともに、同温度状態を維持する。すなわち、本実施形態において反応処理容器106は所謂電気炉である。本実施形態においては、電熱コイル109は、アセトンからなる樹脂分解用溶媒Cを300℃(圧力が5MPa)まで加熱して超臨界状態の臨界流体を生成する。なお、アセトンの臨界温度は235℃、臨界圧力は4.6MPaである。   Further, the electrothermal coil 109 is wound around the entire periphery of the reaction processing vessel 106 over the entire circumference. The electric heating coil 109 is a heating device whose operation is controlled by the control device 120, and heats the temperature inside the reaction processing vessel 106 to 300 ° C. and maintains the same temperature state. That is, in this embodiment, the reaction processing vessel 106 is a so-called electric furnace. In this embodiment, the electrothermal coil 109 heats the resin decomposition solvent C made of acetone to 300 ° C. (pressure is 5 MPa) to generate a supercritical fluid. Acetone has a critical temperature of 235 ° C. and a critical pressure of 4.6 MPa.

排出管108の配管経路上には、冷却器110および背圧弁111がそれぞれ設けられている。冷却器110は、背圧弁111を保護するために反応処理容器106内から排出された排出流体を冷却するための機械装置である。具体的には、冷却器110は、排出管108を水冷方式で冷却することにより、反応処理容器106内から排出された排出流体の温度を約60℃程度まで下げる。この冷却器110は、制御装置120によって作動が制御される。背圧弁111は、この背圧弁111より上流側の排出管108内および反応処理容器106内の圧力が所定の圧力となった場合に弁を開放して排出管108内および反応処理容器106内を減圧して常所定の圧力未満に維持する装置である。本実施形態においては、背圧弁111の所定の圧力は、アセトンからなる樹脂分解用触媒Cを超臨界状態に維持するために5MPaに設定している。
On the piping path of the discharge pipe 108, a cooler 110 and a back pressure valve 111 are provided. The cooler 110 is a mechanical device for cooling the discharged fluid discharged from the reaction processing vessel 106 in order to protect the back pressure valve 111. Specifically, the cooler 110 cools the discharge pipe 108 by a water cooling method, thereby lowering the temperature of the discharged fluid discharged from the reaction processing vessel 106 to about 60 ° C. The operation of the cooler 110 is controlled by the control device 120. The back pressure valve 111 opens the valve when the pressure in the exhaust pipe 108 and the reaction processing vessel 106 upstream of the back pressure valve 111 reaches a predetermined pressure, and opens the exhaust pipe 108 and the reaction processing vessel 106. always under vacuum a device for maintaining below a predetermined pressure. In the present embodiment, the predetermined pressure of the back pressure valve 111 is set to 5 MPa in order to maintain the resin decomposition catalyst C made of acetone in a supercritical state.

排出管108の末端には、溶媒分離器112が設けられている。溶媒分離器112は、反応処理容器106から排出された排出流体から樹脂分解用溶媒Cを回収するための気液分離槽である。具体的には、溶媒分離器112は、排出管108から導かれた反応処理容器106からの排出流体を減圧しつつ所定の温度(本実施形態においては約50℃)で貯留する。この場合、溶媒分離器112内における減圧の程度は、樹脂分解用溶媒Cの沸点が40〜60℃程度になる程度の減圧が好ましい。この溶媒分離器112における上部には、溶媒回収管113が設けられている。溶媒回収管113は、溶媒分離器112内で気化した樹脂分解用溶媒Cを溶媒分離器112内から回収するための配管である。この溶媒回収管113の配管経路上には、冷却器114および真空ポンプ115がそれぞれ接続されている。   A solvent separator 112 is provided at the end of the discharge pipe 108. The solvent separator 112 is a gas-liquid separation tank for recovering the resin decomposition solvent C from the discharged fluid discharged from the reaction processing vessel 106. Specifically, the solvent separator 112 stores the fluid discharged from the reaction processing vessel 106 guided from the discharge pipe 108 at a predetermined temperature (about 50 ° C. in the present embodiment) while reducing the pressure. In this case, the degree of pressure reduction in the solvent separator 112 is preferably such that the boiling point of the resin decomposition solvent C is about 40 to 60 ° C. A solvent recovery tube 113 is provided at the top of the solvent separator 112. The solvent recovery tube 113 is a pipe for recovering the resin decomposition solvent C vaporized in the solvent separator 112 from the solvent separator 112. A cooler 114 and a vacuum pump 115 are connected on the piping path of the solvent recovery pipe 113.

冷却器114は、溶媒回収管113を水冷方式で冷却することにより気体状態にある樹脂分解用溶媒Cの温度を約10℃程度まで下げて液化する機械装置である。この冷却器114は、制御装置120によって作動が制御される。真空ポンプ115は、溶媒回収管113を介して溶媒分離器112内に負圧を生じさせて溶媒分離器112を減圧するための機械装置である。そして、溶媒回収管113の末端には、溶媒回収槽116が設けられている。溶媒回収槽116は、冷却器114によって液化された樹脂分解用溶媒Cを一時的に貯留するための容器である。この溶媒回収槽116は、前記溶媒貯留槽101よりも高い位置に配置されているとともに溶媒還流管117を介して溶媒貯留槽101に接続されている。これにより、溶媒回収槽116に回収された樹脂分解用溶媒Cは、溶媒還流管117を介して自然落下により溶媒貯留槽101に帰還する。溶媒還流管117は、溶媒回収槽116に貯留された液体状の樹脂分解用溶媒Cを溶媒貯留槽101に戻すための配管である。
The cooler 114 is a mechanical device that liquefies the solvent recovery pipe 113 by cooling it to about 10 ° C. by cooling the solvent recovery pipe 113 by a water cooling method to lower the temperature of the resin decomposition solvent C in a gaseous state. The operation of the cooler 114 is controlled by the control device 120. The vacuum pump 115 is a mechanical device for generating a negative pressure in the solvent separator 112 via the solvent recovery tube 113 to reduce the pressure of the solvent separator 112. A solvent recovery tank 116 is provided at the end of the solvent recovery tube 113. The solvent recovery tank 116 is a container for temporarily storing the resin decomposition solvent C liquefied by the cooler 114. The solvent recovery tank 116 is disposed at a position higher than the solvent storage tank 101 and is connected to the solvent storage tank 101 via a solvent reflux pipe 117. As a result, the resin-decomposing solvent C recovered in the solvent recovery tank 116 returns to the solvent storage tank 101 through the solvent reflux pipe 117 by natural fall. The solvent reflux pipe 117 is a pipe for returning the liquid resin decomposition solvent C stored in the solvent recovery tank 116 to the solvent storage tank 101.

制御装置120は、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータによって構成されているとともに、作業者からの指示を入力するための入力装置(図示せず)および作業者に対してリサイクル繊維製造システム100の作動状況を表示するための表示装置(図示せず)を備えている。この制御装置120は、作業者の操作に従って送液ポンプ103、予熱器104、電熱コイル109、冷却器110,114および真空ポンプ115の各作動の開始および停止を制御する。また、制御装置120は、反応処理容器106内に設置した温度センサ106bからの検出信号を用いて反応処理容器106内の温度が設定温度を維持するように電熱コイル109の作動を制御する。   The control device 120 is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and an input device (not shown) for inputting instructions from the worker and the recycled fiber manufacturing system 100 for the worker. Is provided with a display device (not shown) for displaying the operation status. The control device 120 controls the start and stop of each operation of the liquid feed pump 103, the preheater 104, the electric heating coil 109, the coolers 110 and 114, and the vacuum pump 115 according to the operation of the operator. In addition, the control device 120 controls the operation of the electric heating coil 109 so that the temperature in the reaction processing container 106 maintains the set temperature using the detection signal from the temperature sensor 106 b installed in the reaction processing container 106.

(リサイクル繊維製造システム100の作動)
次に、上記のように構成したリサイクル繊維製造システム100の作動、すなわち、本発明に係るリサイクル繊維の製造方法について図2を参照しながら説明する。まず、作業者は、第1工程として、ワーク配置工程を行なう。具体的には、作業者は、繊維強化樹脂Fを反応処理容器106内のワーク支持体107内に収容する。これにより、繊維強化樹脂Fは、反応処理容器106内において内壁面に対して浮いた状態で配置される。
(Operation of recycled fiber manufacturing system 100)
Next, the operation of the recycled fiber production system 100 configured as described above, that is, the method for producing recycled fiber according to the present invention will be described with reference to FIG. First, the worker performs a work placement process as a first process. Specifically, the worker accommodates the fiber reinforced resin F in the work support 107 in the reaction processing vessel 106. Thereby, the fiber reinforced resin F is arrange | positioned in the state which floated with respect to the inner wall surface in the reaction processing container 106. FIG.

次に、作業者は、リサイクル繊維製造システム100における図示しない電源スイッチをONにした後、反応処理容器106内に液体状の樹脂分解用溶媒Cを導入する。具体的には、作業者は、制御装置120を操作することにより送液ポンプ103の作動を開始させて溶媒貯留槽101内の樹脂分解用溶媒Cの一部を反応処理容器106内に導入する。この場合、作業者は、反応処理容器106内に配置した繊維強化樹脂Fを完全に浸漬する量の樹脂分解用溶媒Cを反応処理容器106内に導入する。なお、反応処理容器106内に樹脂分解用溶媒Cの導入する作業においては、作業者は、バルブ105を開放状態とすることは当然である。また、作業者は、反応処理容器106内に所定量の樹脂分解用溶媒Cを導入し終えた場合にはバルブ105を閉じる。   Next, the operator turns on a power switch (not shown) in the recycled fiber manufacturing system 100 and then introduces a liquid resin-decomposing solvent C into the reaction processing vessel 106. Specifically, the operator starts the operation of the liquid feeding pump 103 by operating the control device 120 to introduce a part of the resin decomposition solvent C in the solvent storage tank 101 into the reaction processing vessel 106. . In this case, the operator introduces into the reaction processing vessel 106 a resin-decomposing solvent C in an amount that completely immerses the fiber reinforced resin F disposed in the reaction processing vessel 106. In the operation of introducing the resin decomposition solvent C into the reaction processing vessel 106, the operator naturally opens the valve 105. Further, the operator closes the valve 105 when the predetermined amount of the resin decomposition solvent C has been introduced into the reaction processing vessel 106.

次に、作業者は、第2工程として、臨界流体生成工程を行なう。具体的には、作業者は、制御装置120を操作して電熱コイル109の作動を開始させることにより反応処理容器106内の温度を300℃まで加熱するとともに同温度に維持する。これにより、反応処理容器106内の温度および圧力が上昇してこの反応処理容器106内に収容された樹脂分解用溶媒Cは徐々に超臨界状態の臨界流体となる。この樹脂分解用溶媒Cが臨界流体に移行する過程においては、繊維強化樹脂Fが完全に液体状の樹脂分解用溶媒Cに浸された状態であるため、繊維強化樹脂Fを構成するマトリックス樹脂を炭化させることなく樹脂分解用溶媒Cを臨界流体に移行させることができる。また、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂で構成されている場合には、マトリックス樹脂の硬化を防止することができる。すなわち、電熱コイル109が本発明に係る臨界流体生成手段に相当する。   Next, an operator performs a critical fluid production | generation process as a 2nd process. Specifically, the operator operates the control device 120 to start the operation of the electric heating coil 109 to heat the temperature in the reaction processing vessel 106 to 300 ° C. and maintain the same temperature. As a result, the temperature and pressure in the reaction processing vessel 106 rise, and the resin decomposition solvent C accommodated in the reaction processing vessel 106 gradually becomes a critical fluid in a supercritical state. In the process in which the resin-decomposing solvent C is transferred to the critical fluid, the fiber reinforced resin F is completely immersed in the liquid resin-decomposing solvent C. The resin-decomposing solvent C can be transferred to the critical fluid without being carbonized. Moreover, when matrix resin is comprised with the thermosetting resin, hardening of matrix resin can be prevented. That is, the electrothermal coil 109 corresponds to the critical fluid generating means according to the present invention.

次に、作業者は、第3工程として、樹脂分解工程を行なう。具体的には、この樹脂分解工程は、反応処理容器106内の液体状態の樹脂分解溶媒Cが臨界流体となることで繊維強化樹脂Fの分解処理が開始される。また、作業者は、制御装置120を操作することにより送液ポンプ103、予熱器104、冷却器110,114および真空ポンプ115の各作動を開始させる。これにより、予熱器104は、溶媒貯留槽101から導かれた樹脂分解用溶媒Cを約225℃に加熱して予備加熱流体を生成する。そして、作業者は、バルブ105を開くことにより予熱器104によって生成した予備加熱流体を反応処理容器106内に導入する。すなわち、予熱器104が本発明に係る予備加熱流体生成手段に相当する。   Next, an operator performs a resin decomposition process as a 3rd process. Specifically, in the resin decomposition step, the decomposition treatment of the fiber reinforced resin F is started when the liquid resin decomposition solvent C in the reaction processing vessel 106 becomes a critical fluid. In addition, the operator starts each operation of the liquid feed pump 103, the preheater 104, the coolers 110 and 114, and the vacuum pump 115 by operating the control device 120. As a result, the preheater 104 heats the resin decomposition solvent C guided from the solvent storage tank 101 to about 225 ° C. to generate a preheating fluid. Then, the operator introduces the preheated fluid generated by the preheater 104 into the reaction processing vessel 106 by opening the valve 105. That is, the preheater 104 corresponds to the preheating fluid generating means according to the present invention.

したがって、反応処理容器106内においては、予備加熱流体を導入しながら超臨界状態を維持した状態で繊維強化樹脂Fの分解処理が行われる。この場合、反応処理容器106内は、背圧弁111によって所定の圧力(5MPa)状態に維持される。すなわち、反応処理容器106内に存在する流体は、背圧弁111の圧力調整機能によって反応処理容器106内から排出される。このため、反応処理容器106内においては、超臨界状態の樹脂分解用溶媒Cである臨界流体によって繊維強化樹脂Fを構成するマトリックス樹脂が分解されるとともに、マトリックス樹脂の分解により生じた分解生成物が臨界流体に溶解してまたは同臨界流体とともに反応処理容器106内から排出される。
Therefore, in the reaction processing vessel 106, the fiber-reinforced resin F is decomposed in a state where the supercritical state is maintained while introducing the preheating fluid. In this case, the inside of the reaction processing vessel 106 is maintained at a predetermined pressure (5 MPa) by the back pressure valve 111 . That is, the fluid existing in the reaction processing vessel 106 is discharged from the reaction processing vessel 106 by the pressure adjustment function of the back pressure valve 111 . For this reason, in the reaction processing vessel 106, the matrix resin constituting the fiber reinforced resin F is decomposed by the critical fluid that is the resin decomposition solvent C in the supercritical state, and the decomposition products generated by the decomposition of the matrix resin. Is dissolved in the critical fluid or discharged from the reaction processing vessel 106 together with the critical fluid.

また、マトリックス樹脂の分解処理時においては、繊維強化樹脂Fはワーク支持体107内に収容されて反応処理容器106の内壁面から浮いた状態で支持されている。このため、繊維強化樹脂Fは外表面の全体が臨界流体の雰囲気中に曝されて臨界流体への未接触部分が生じることが防止される。これにより、繊維強化樹脂Fはマトリックス樹脂の分解漏れを抑えてムラなく効果的に分解されるようになる。   Further, at the time of the decomposition process of the matrix resin, the fiber reinforced resin F is accommodated in the work support 107 and supported while being floated from the inner wall surface of the reaction processing vessel 106. For this reason, it is prevented that the fiber reinforced resin F is exposed to the atmosphere of the critical fluid and the non-contact portion to the critical fluid is generated. Thereby, the fiber reinforced resin F is effectively decomposed without unevenness while suppressing the decomposition leakage of the matrix resin.

反応処理容器106から排出管108を介して排出された排出流体は、冷却器110によって冷却されて液化した後、背圧弁111を介して溶媒分離器112に導かれる。この場合、溶媒分離器112内は真空ポンプ115によって減圧されているため、溶媒分離器112内に導かれた排出流体は同排出流体中に含まれる樹脂分解用溶媒Cが気化する。一方、排出流体中に含まれるマトリックス樹脂の分解生成物は液体状態を保ったまま溶媒分離器112内に貯留される。溶媒分離器112内で気化した樹脂分解用溶媒Cは、溶媒回収管113を介して冷却器114に導かれて再び液化した後、溶媒回収槽116に貯留される。溶媒回収槽116に貯留された樹脂分解用溶媒Cは、溶媒還流管117を介して自然落下により溶媒貯留槽101に帰還する。これにより、溶媒貯留槽101内に帰還した樹脂分解用溶媒Cは、再び繊維強化樹脂Fの分解に使用される。すなわち、本実施形態におけるリサイクル繊維製造システム100は、樹脂分解用溶媒Cをリサイクル繊維製造システム100内を循環させて繊維強化樹脂Fの分解処理に繰り返し使用している。そして、この溶媒分離器112が本発明に係る溶媒回収手段に相当する。
The discharged fluid discharged from the reaction processing vessel 106 via the discharge pipe 108 is cooled and liquefied by the cooler 110 and then led to the solvent separator 112 via the back pressure valve 111. In this case, since the inside of the solvent separator 112 is depressurized by the vacuum pump 115, the resin decomposition solvent C contained in the exhausted fluid is vaporized from the exhausted fluid guided into the solvent separator 112. On the other hand, the decomposition product of the matrix resin contained in the discharged fluid is stored in the solvent separator 112 while maintaining a liquid state. The resin-decomposing solvent C vaporized in the solvent separator 112 is led to the cooler 114 via the solvent recovery pipe 113 and liquefied again, and then stored in the solvent recovery tank 116. The resin-decomposing solvent C stored in the solvent recovery tank 116 returns to the solvent storage tank 101 by natural fall through the solvent reflux pipe 117. Thereby, the resin decomposition solvent C returned to the solvent storage tank 101 is used again for the decomposition of the fiber reinforced resin F. That is, the recycled fiber manufacturing system 100 in the present embodiment circulates the resin decomposition solvent C in the recycled fiber manufacturing system 100 and repeatedly uses it for the decomposition treatment of the fiber reinforced resin F. The solvent separator 112 corresponds to the solvent recovery means according to the present invention.

この繊維強化樹脂Fを分解する樹脂分解工程は、繊維強化樹脂Fを構成する繊維部分の周囲に存在するマトリックス樹脂が溶解して繊維部分から離脱するまでの間行なわれる。具体的には、樹脂分解工程の時間は、繊維強化樹脂Fの量、形状、大きさ、樹脂分解用溶媒Cの種類、処理温度および処理圧力に応じたものとなるが、概ね10分〜150分が適当である。   The resin decomposing step for decomposing the fiber reinforced resin F is performed until the matrix resin existing around the fiber portion constituting the fiber reinforced resin F is dissolved and separated from the fiber portion. Specifically, the time of the resin decomposition step depends on the amount, shape, and size of the fiber reinforced resin F, the type of the solvent C for resin decomposition, the processing temperature, and the processing pressure. Minutes are appropriate.

次に、作業者は、第4工程として、液体溶媒供給工程を行なう。具体的には、作業者は、制御装置120を操作することにより、予熱器104および電熱コイル109の作動を停止させる。これにより、反応処理容器106内に供給される予備加熱流体の温度および圧力が次第に低下して液化するとともに反応処理容器106内の温度および圧力も次第に低下して反応処理容器106内の臨界流体も液化する。この反応処理容器106内の温度および圧力が低下する間においても、反応処理容器106内に臨界流体およびマトリックス樹脂が存在する限りマトリックス樹脂の分解処理は引き続き行われる。   Next, an operator performs a liquid solvent supply process as a 4th process. Specifically, the operator stops the operations of the preheater 104 and the electric heating coil 109 by operating the control device 120. As a result, the temperature and pressure of the preheated fluid supplied into the reaction processing vessel 106 are gradually lowered and liquefied, and the temperature and pressure in the reaction processing vessel 106 are also gradually reduced to reduce the critical fluid in the reaction processing vessel 106. Liquefaction. Even while the temperature and pressure in the reaction processing vessel 106 are lowered, the matrix resin is continuously decomposed as long as the critical fluid and the matrix resin exist in the reaction processing vessel 106.

そして、反応処理容器106内の樹脂分解用溶媒Cが液体状態になった場合には、マトリックス樹脂の分解生成物は液体状の樹脂分解用溶媒Cに溶解または浮遊するようになる。この場合、反応処理容器106内は、背圧弁111によって引き続き所定の圧力未満の状態に維持される。このため、反応処理容器106内は、液体溶媒供給工程が開始されると一旦圧力が低下した後、反応処理容器106内での液体状態の樹脂分解用溶媒Cの増加に伴って再び圧力が上昇する。したがって、反応処理容器106内の液体状態の樹脂分解用溶媒Cは、背圧弁111による圧力調整に応じた量だけ反応処理容器106から排出される。   When the resin decomposition solvent C in the reaction processing vessel 106 is in a liquid state, the decomposition product of the matrix resin is dissolved or floated in the liquid resin decomposition solvent C. In this case, the inside of the reaction processing vessel 106 is continuously maintained at a pressure lower than a predetermined pressure by the back pressure valve 111. For this reason, after the pressure in the reaction processing vessel 106 starts once the liquid solvent supply step is started, the pressure rises again as the liquid-decomposing solvent C for resin decomposition in the reaction processing vessel 106 increases. To do. Accordingly, the resin-decomposing solvent C in the liquid state in the reaction processing container 106 is discharged from the reaction processing container 106 by an amount corresponding to the pressure adjustment by the back pressure valve 111.

この液体溶媒供給工程において反応処理容器106から排出された排出流体は、冷却器110および背圧弁111を介して溶媒分離器112に導かれて、前記と同様にして樹脂分解用溶媒Cが回収されて最終的に溶媒貯留槽101に帰還する。この液体溶媒供給工程は、反応処理容器106内に存在するマトリックス樹脂の分解生成物の残存量が所定の量まで減少するまでの間行なわれる。具体的には、処理時間は、繊維強化樹脂Fの量、形状、大きさ、樹脂分解用溶媒Cの種類、前記第2工程の処理温度および処理圧力に応じたものとなるが、概ね60分〜150分が適当である。   The discharged fluid discharged from the reaction processing vessel 106 in this liquid solvent supply step is guided to the solvent separator 112 via the cooler 110 and the back pressure valve 111, and the resin decomposition solvent C is recovered in the same manner as described above. Finally, it returns to the solvent storage tank 101. This liquid solvent supply step is performed until the remaining amount of the decomposition product of the matrix resin present in the reaction processing vessel 106 is reduced to a predetermined amount. Specifically, the treatment time depends on the amount, shape, and size of the fiber reinforced resin F, the type of the solvent C for resin decomposition, the treatment temperature and the treatment pressure in the second step, and is approximately 60 minutes. ~ 150 minutes is appropriate.

次に、作業者は、第5工程として、ワーク取出し工程を行なう。具体的には、作業者は、送液ポンプ103および冷却器110の各作動を停止させるとともに、背圧弁111を開いて大気開放する。これにより、反応処理容器106内に貯留されている液体状の樹脂分解用溶媒Cは反応処理容器106内から排出されて溶媒分離器112に回収される。この場合、反応処理容器106内に貯留されている液体状の樹脂分解用溶媒C中に溶解または浮遊しているマトリックス樹脂の分解生成物、および排出管108内に残留しているマトリックス樹脂の分解生成物は樹脂分解用溶媒Cとともに反応処理容器106内から排出されて溶媒分離器112に回収される。そして、この場合、反応処理容器106は、水平方向に対して傾斜して設けられているとともに、傾斜状態にある反応処理容器106の最下部に排出管108が設けられているため、効果的に樹脂分解用溶媒Cを反応処理容器106内から排出させることができる。
Next, the worker performs a workpiece removal step as a fifth step. Specifically, the operator stops the operations of the liquid feed pump 103 and the cooler 110 and opens the back pressure valve 111 to open the atmosphere. As a result, the liquid resin decomposition solvent C stored in the reaction processing vessel 106 is discharged from the reaction processing vessel 106 and collected in the solvent separator 112. In this case, the decomposition product of the matrix resin dissolved or suspended in the liquid resin decomposition solvent C stored in the reaction processing vessel 106 and the decomposition of the matrix resin remaining in the discharge pipe 108 The product is discharged from the reaction processing vessel 106 together with the resin-decomposing solvent C and collected in the solvent separator 112. In this case, the reaction processing vessel 106 is inclined with respect to the horizontal direction, and the discharge pipe 108 is provided at the lowermost portion of the reaction processing vessel 106 in the inclined state. The resin decomposition solvent C can be discharged from the reaction processing vessel 106.

また、この樹脂分解用溶媒Cの排出過程においては、マトリックス樹脂が除去された繊維強化樹脂F、すなわち、繊維強化樹脂Fを構成する繊維部分は、ワーク支持体107内に保持されているため、樹脂分解用溶媒Cの排出中に移動したり、絡まったりすることがない。これにより、繊維強化樹脂Fの原形を留めるとともに損傷を抑えた状態で樹脂分解用溶媒Cの排出が行なわれる。なお、この樹脂分解用溶媒Cの排出によってワーク支持体107に付着したマトリックス樹脂の分解生成物も樹脂分解用溶媒Cとともに流される。反応処理容器106から排出された排出流体は、冷却器110および背圧弁111を介して溶媒分離器112に導かれて、前記と同様にして樹脂分解用溶媒Cが回収されて最終的に溶媒貯留槽101に帰還する。
Further, in the discharging process of the resin decomposing solvent C, the fiber reinforced resin F from which the matrix resin has been removed, that is, the fiber portion constituting the fiber reinforced resin F is held in the work support 107. There is no movement or entanglement during the discharge of the solvent C for resin decomposition. As a result, the resin-decomposing solvent C is discharged in a state where the original shape of the fiber reinforced resin F is retained and damage is suppressed. The decomposition product of the matrix resin adhering to the work support 107 due to the discharge of the resin decomposition solvent C is also flowed together with the resin decomposition solvent C. The discharged fluid discharged from the reaction processing vessel 106 is guided to the solvent separator 112 via the cooler 110 and the back pressure valve 111, and the resin decomposition solvent C is recovered in the same manner as described above to finally store the solvent. Return to tank 101.

そして、反応処理容器106内から樹脂分解用溶媒Cが全て排出された場合には、作業者は、反応処理容器106を開口してワーク支持体107内に残された繊維部分を回収する。また、作業者は、制御装置120を操作して冷却器114および真空ポンプ115の各作動を停止させる。これにより、溶媒分離器112内には、繊維強化樹脂Fを構成したマトリックス樹脂の分解生成物が回収される。この溶媒分離器112内に回収されたマトリックス樹脂の分解生成物は、単独でまたは他の石油系燃料と混ぜて再利用することができる。   When all of the resin decomposition solvent C is discharged from the reaction processing container 106, the operator opens the reaction processing container 106 and collects the fiber portion remaining in the work support 107. Further, the operator operates the control device 120 to stop the operations of the cooler 114 and the vacuum pump 115. As a result, the decomposition product of the matrix resin constituting the fiber reinforced resin F is recovered in the solvent separator 112. The decomposition product of the matrix resin recovered in the solvent separator 112 can be reused alone or mixed with other petroleum fuel.

なお、本発明者らは、本リサイクル繊維製造システム100によって回収された繊維部分を電子顕微鏡で観察するとともに引張試験を行った。この結果、本発明者らは、図3(A),(B)に示すように、繊維強化樹脂Fを構成する繊維部分からマトリックス樹脂が除去されていることを確認した。また、本発明者らは、本リサイクル繊維製造システム100によって回収された繊維部分の引張強度が同繊維部分と同じ組成の新品の繊維材料に比べて最大で約10%の強度低下がみられることを確認した。すなわち、本発明者らは、本発明に係るリサイクル繊維の製造方法によれば、繊維強化樹脂Fを原料として繊維強化樹脂Fに含まれる繊維部分を再利用可能なリサイクル繊維として製造できることを確認した。   In addition, the present inventors observed the fiber part collected by this recycled fiber manufacturing system 100 with an electron microscope and performed a tensile test. As a result, the present inventors confirmed that the matrix resin was removed from the fiber portion constituting the fiber reinforced resin F as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B). In addition, the present inventors have found that the tensile strength of the fiber portion recovered by the recycled fiber manufacturing system 100 is about 10% lower than that of a new fiber material having the same composition as the fiber portion. It was confirmed. That is, the present inventors have confirmed that according to the method for producing recycled fiber according to the present invention, the fiber portion contained in the fiber reinforced resin F can be produced as a reusable recycled fiber using the fiber reinforced resin F as a raw material. .

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、リサイクル繊維の製造方法は、樹脂分解用溶媒Cを超臨界状態とした反応処理容器106内でマトリックス樹脂を分解した後、反応処理容器106内に液体状態の樹脂分解用溶媒Cを導入して反応処理容器106内の温度を低下させながら反応処理容器106内の流体を排出させている。すなわち、本発明に係るリサイクル繊維の製造方法は、繊維強化樹脂Fを構成するマトリックス樹脂を超臨界流体で可溶化した後、液体状態の樹脂分解用溶媒Cを反応処理容器106内に導入することによって反応処理容器106内の温度を下げながら繊維強化樹脂Fを構成する繊維成分内や反応処理容器106内で前記可溶化したマトリックス樹脂の分解生成物を溶解させている。これにより、繊維強化樹脂Fの分解処理過程において、超臨界状態の維持時間を短くすることができ、効率的に繊維部分を回収してリサイクル繊維を生成することができる。
As can be understood from the above description of the operation, according to the above embodiment, the recycled fiber production method includes the reaction treatment after decomposing the matrix resin in the reaction treatment vessel 106 in which the solvent C for resin decomposition is in a supercritical state. The resin decomposition solvent C in a liquid state is introduced into the container 106 to discharge the fluid in the reaction processing container 106 while lowering the temperature in the reaction processing container 106. That is, in the method for producing recycled fiber according to the present invention, the matrix resin constituting the fiber reinforced resin F is solubilized with a supercritical fluid, and then the resin decomposition solvent C in a liquid state is introduced into the reaction processing vessel 106. Thus, the degradation product of the solubilized matrix resin is dissolved in the fiber component constituting the fiber reinforced resin F or in the reaction processing vessel 106 while lowering the temperature in the reaction processing vessel 106 . As a result, in the process of decomposing the fiber reinforced resin F, the supercritical state maintenance time can be shortened, and the fiber portion can be efficiently recovered to produce recycled fibers.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、繊維強化樹脂Fを分解処理する臨界流体として樹脂分解用溶媒Cを300℃に加熱するとともに5MPaに加圧して超臨界状態とした超臨界流体を用いた。しかし、臨界流体として樹脂分解用溶媒Cを亜臨界状態とした亜臨界流体を用いることもできる。これによれば、臨界流体を超臨界流体で構成した場合に比べて低い温度および圧力で繊維強化樹脂Fの分解処理が行えるため、最終的に回収する繊維部分の損傷を抑えることができる。なお、本発明者らの実験によれば、臨界流体としてアセトンを用いる場合には、アセトンからなる樹脂分解用溶媒Cを250〜350℃の範囲で加熱するとともに0.5〜5MPaの範囲に加圧した超臨界状態または亜臨界状態で用いることが好適である。
For example, in the above-described embodiment, a supercritical fluid in which the resin-decomposing solvent C is heated to 300 ° C. and pressurized to 5 MPa to be in a supercritical state is used as a critical fluid for decomposing the fiber reinforced resin F. However, a subcritical fluid in which the resin decomposition solvent C is in a subcritical state can also be used as the critical fluid. According to this, since the fiber reinforced resin F can be decomposed at a lower temperature and pressure than in the case where the critical fluid is composed of a supercritical fluid, damage to the finally recovered fiber portion can be suppressed. According to the experiments by the present inventors, when acetone is used as the critical fluid, the resin-decomposing solvent C made of acetone is heated in the range of 250 to 350 ° C. and in the range of 0.5 to 5 MPa . It is preferable to use in a pressurized supercritical state or subcritical state.

また、上記実施形態においては、樹脂分解用溶媒Cとしてアセトンを用いた。これは、臨界流体に対するマトリックス樹脂の可溶化率の時間に対する上昇率が比較的早いためである。図4は、エポキシ樹脂を超臨界状態(300℃、10MPa)の臨界流体で分解処理した場合におけるエポキシ樹脂の分解生成物の液体状態の樹脂分解用溶媒Cへの溶解割合(可溶化率)の反応時間に対する変化を3つの樹脂分解用溶媒C(アセトン、1−プロパノール、2−プロパノール)ごとに実験した結果を示すグラフである。この図4に示す本発明者らの実験によれば、樹脂分解用溶媒Cとしてアセトンを用いた場合が最も早くエポキシ樹脂を溶解することが確認できる。   Moreover, in the said embodiment, acetone was used as the solvent C for resin decomposition. This is because the rate of increase of the solubilization rate of the matrix resin in the critical fluid with respect to time is relatively fast. FIG. 4 shows the dissolution rate (solubilization rate) of the decomposition product of the epoxy resin in the liquid decomposition solvent C when the epoxy resin is decomposed with a critical fluid in a supercritical state (300 ° C., 10 MPa). It is a graph which shows the result of having experimented the change with respect to reaction time for every three solvent C for resin decomposition | disassembly (acetone, 1-propanol, 2-propanol). According to the experiment of the present inventors shown in FIG. 4, it can be confirmed that the use of acetone as the resin decomposition solvent C is the fastest way to dissolve the epoxy resin.

また、図5は、エポキシ樹脂を亜臨界状態(320℃、1MPa)の臨界流体で分解処理した場合におけるエポキシ樹脂の分解生成物の液体状態の樹脂分解用溶媒Cへの溶解割合(可溶化率)の反応時間に対する変化をアセトンからなる樹脂分解用溶媒Cで実験した結果を示すグラフである。この図5に示す本発明者らの実験によれば、樹脂分解用溶媒Cとしてアセトンを用いた場合、約20分の分解処理時間後に液体状態のアセトンからなる樹脂分解用溶媒Cを供給することによって略完全にエポキシ樹脂を溶解除去することができる。したがって、これらの実験結果から、樹脂分解用溶媒Cとしてアセトンを用いることにより繊維強化樹脂Fの分解処理時間を短くすることができる。   FIG. 5 shows the dissolution rate (solubilization rate) of the decomposition product of the epoxy resin in the liquid decomposition solvent C when the epoxy resin is decomposed with a critical fluid in a subcritical state (320 ° C., 1 MPa). It is a graph which shows the result of having experimented with the solvent C for resin decomposition | disassembly which consists of acetone about the change with respect to reaction time. According to the experiments of the present inventors shown in FIG. 5, when acetone is used as the resin decomposition solvent C, the resin decomposition solvent C made of liquid acetone is supplied after about 20 minutes of decomposition treatment time. Thus, the epoxy resin can be dissolved and removed almost completely. Therefore, from these experimental results, the decomposition treatment time of the fiber reinforced resin F can be shortened by using acetone as the solvent C for resin decomposition.

しかし、図4,5に示すそれぞれ実験結果は、樹脂分解用溶媒Cをアセトンに限定する意味ではない。本発明に使用できる樹脂分解用溶媒Cは、臨界流体となって繊維強化樹脂Fを分解処理することができれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。例えば、樹脂分解用溶媒Cとして、アルコール(メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノールなど)や水などを用いることができる。なお、樹脂分解用溶媒Cとしてアルコールを用いることにより、繊維強化樹脂Fを構成するマトリックス樹脂を樹脂として回収することもできる。   However, the experimental results shown in FIGS. 4 and 5 do not mean that the resin decomposition solvent C is limited to acetone. The resin decomposition solvent C that can be used in the present invention is not necessarily limited to the above embodiment as long as it becomes a critical fluid and can decompose the fiber reinforced resin F. For example, alcohol (methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, etc.) or water can be used as the solvent C for resin decomposition. In addition, the matrix resin which comprises the fiber reinforced resin F can also be collect | recovered as resin by using alcohol as the solvent C for resin decomposition | disassembly.

また、上記実施形態においては、樹脂分解用溶媒Cを超臨界状態とするために電熱コイル109を用いた。すなわち、電熱コイル109が、本発明に係る臨界流体生成手段に相当する。しかし、臨界流体生成手段は、反応処理容器106内に臨界流体を存在させることができれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。例えば、電熱コイル109を廃して予熱器104によって臨界流体を生成するように構成してもよい。   Moreover, in the said embodiment, in order to make the solvent C for resin decomposition into a supercritical state, the electrothermal coil 109 was used. That is, the electrothermal coil 109 corresponds to the critical fluid generating means according to the present invention. However, the critical fluid generating means is not necessarily limited to the above embodiment as long as the critical fluid can exist in the reaction processing vessel 106. For example, the electrothermal coil 109 may be eliminated and the critical fluid may be generated by the preheater 104.

また、上記実施形態においては、反応処理容器106の前段において予め樹脂分解用溶媒Cを加熱するために予熱器104を用いた。すなわち、予熱器104が、本発明に係る予備加熱手段に相当する。これにより、反応処理容器106内の温度低下を抑えつつ新たな樹脂分解用溶媒Cを供給しながら繊維強化樹脂Fの分解処理を行うことができる。しかし、本発明に係るリサイクル繊維の製造方法においては、必ずしも予備加熱手段は必要ではない。例えば、反応処理容器106の外周部に設けた電熱コイル109のみで樹脂分解用溶媒Cを臨界流体に変化させて密閉状態の反応処理容器106内で繊維強化樹脂Fの分解処理を行うようにすることもできる。   In the above embodiment, the preheater 104 is used to heat the resin decomposition solvent C in advance of the reaction processing vessel 106. That is, the preheater 104 corresponds to preheating means according to the present invention. As a result, the fiber-reinforced resin F can be decomposed while supplying a new resin-decomposing solvent C while suppressing the temperature drop in the reaction processing vessel 106. However, in the method for producing recycled fiber according to the present invention, the preheating means is not necessarily required. For example, the resin-decomposing solvent C is changed to a critical fluid only by the electric heating coil 109 provided on the outer periphery of the reaction processing vessel 106, and the fiber-reinforced resin F is decomposed in the sealed reaction processing vessel 106. You can also

また、上記実施形態においては、反応処理容器106を水平方向に延びる横型とするとともに同水平方向に対して傾斜した状態で設けた。しかし、反応処理容器106は、樹脂分解用溶媒Cからなる臨界流体によって繊維強化樹脂Fを処理することができる容器であれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、反応処理容器106は、水平方向に対して平行に延びる横型に構成してもよいし、垂直方向に対して平行に延びる縦型に構成することもできる。なお。反応処理容器106を縦型で構成した場合、供給管102は反応処理容器106の上部側に設置するとともに排出管108は反応処理容器106の底部側に設置するとよい。   Moreover, in the said embodiment, while setting the reaction processing container 106 to the horizontal type extended in a horizontal direction, it provided in the state inclined with respect to the horizontal direction. However, the reaction processing vessel 106 is not limited to the above embodiment as long as it is a vessel capable of processing the fiber reinforced resin F with a critical fluid composed of the resin decomposition solvent C. For example, the reaction processing vessel 106 may be configured as a horizontal type extending parallel to the horizontal direction, or may be configured as a vertical type extending parallel to the vertical direction. Note that. In the case where the reaction processing vessel 106 is configured as a vertical type, the supply pipe 102 may be installed on the upper side of the reaction processing vessel 106 and the discharge pipe 108 may be installed on the bottom side of the reaction processing vessel 106.

また、上記実施形態においては、反応処理容器106に対して供給管102および排出管108をそれぞれ1つずつ設けた。しかし、供給管102および排出管108は、反応処理容器106に対してそれぞれ複数設けることができる。この場合、供給管102および排出管108は、反応処理容器106に対してそれぞれ反応処理容器106の長手方向や周方向に沿って設けることができる。これらの場合、供給管102は、排出管108よりも上方に配置することにより反応処理容器106内の流体の排出性を確保することができる。   In the above embodiment, one supply pipe 102 and one discharge pipe 108 are provided for the reaction processing vessel 106. However, a plurality of supply pipes 102 and discharge pipes 108 can be provided for each reaction processing vessel 106. In this case, the supply pipe 102 and the discharge pipe 108 can be provided along the longitudinal direction and the circumferential direction of the reaction processing vessel 106 with respect to the reaction processing vessel 106, respectively. In these cases, the supply pipe 102 can be secured above the discharge pipe 108 to ensure the discharge of the fluid in the reaction processing vessel 106.

また、上記実施形態においては、液体溶媒供給工程は、樹脂分解工程で供給を開始した予備加熱流体の温度を徐々に低下させることにより液体状の樹脂分解用溶媒Cを得るようにした。しかし、液体溶媒供給工程は、液体状の樹脂分解用溶媒Cを反応処理容器106内に導入することができれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。   Moreover, in the said embodiment, the liquid solvent supply process was made to obtain the liquid resin decomposition solvent C by gradually reducing the temperature of the preheating fluid which started supply by the resin decomposition process. However, the liquid solvent supply step is not necessarily limited to the above embodiment as long as the liquid resin decomposition solvent C can be introduced into the reaction processing vessel 106.

例えば、図6に示すように、供給管102上における予熱器104の上流側および下流側にそれぞれ三方弁131a,131bを設けるとともに、これら2つの三方弁131a,131b間を液体溶媒供給管132で繋ぐ。すなわち、供給管102上に予熱器104をバイパスして液体状の樹脂分解用溶媒Cを反応処理容器106内に導入する管路を設けてリサイクル繊維製造システム100を構成する。そして、このリサイクル繊維製造システム100は、液体溶媒供給工程において樹脂分解工程終了後に三方弁131a,131bの開閉を制御して予熱器104への樹脂分解用溶媒Cの供給を遮断するとともに液体溶媒供給管132から液体の樹脂分解溶媒Cを直接反応処理容器106内に導入する。これによれば、液体溶媒供給工程の処理時間を更に短縮することができる。   For example, as shown in FIG. 6, three-way valves 131a and 131b are provided on the upstream and downstream sides of the preheater 104 on the supply pipe 102, respectively, and a liquid solvent supply pipe 132 is provided between these two three-way valves 131a and 131b. Connect. That is, the recycled fiber manufacturing system 100 is configured by providing a pipeline for introducing the liquid resin decomposition solvent C into the reaction processing vessel 106 by bypassing the preheater 104 on the supply pipe 102. The recycled fiber manufacturing system 100 controls the opening and closing of the three-way valves 131a and 131b after the resin decomposition step in the liquid solvent supply step to cut off the supply of the resin decomposition solvent C to the preheater 104 and supply the liquid solvent. The liquid resin decomposition solvent C is directly introduced into the reaction processing vessel 106 from the tube 132. According to this, the processing time of the liquid solvent supply step can be further shortened.

また、上記実施形態においては、反応処理容器106内から排出された排出流体から樹脂分解用溶媒Cを回収して再び樹脂分解工程および液体溶媒供給工程で使用した。すなわち、溶媒分離器112において排出流体から樹脂分解用溶媒Cを回収する工程が、本発明に係る溶媒回収工程に相当する。しかし、樹脂分解用溶媒Cを一度の樹脂分解工程または液体溶媒供給工程においてのみ使用する場合、すなわち樹脂分解用溶媒を使い捨てにする場合には溶媒回収工程を省略することもできる。   Moreover, in the said embodiment, the solvent C for resin decomposition | disassembly was collect | recovered from the discharged | emitted fluid discharged | emitted from the inside of the reaction processing container 106, and it used again in the resin decomposition | disassembly process and the liquid solvent supply process. That is, the step of recovering the resin decomposition solvent C from the discharged fluid in the solvent separator 112 corresponds to the solvent recovery step according to the present invention. However, when the resin decomposition solvent C is used only in a single resin decomposition step or liquid solvent supply step, that is, when the resin decomposition solvent is made disposable, the solvent recovery step can be omitted.

また、上記実施形態においては、反応処理容器106内を超臨界状態または亜臨界状態を維持するために必要な圧力に維持するとともに過度な圧力上昇を防止するために背圧弁111を用いて構成した。しかし、反応処理容器106内を超臨界状態または亜臨界状態を維持するために必要な圧力に維持するとともに過度な圧力上昇を防止することができれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。例えば、背圧弁111に代えて制御装置120によって開閉の作動制御が行なわれる電磁弁によって反応処理容器106内の圧力を所定の圧力範囲に維持することもできる。これによれば、樹脂分解処理工程と液体溶媒供給工程とで異なる圧力条件で処理を行うことができる。例えば、液体溶媒供給工程においては、電磁弁を常に開放しておくことにより連続的に液体状態の樹脂分解用溶媒Cを供給および排出を行なうようにすることにより処理時間の短縮を図ることができる。
Further, in the above embodiment, the reaction processing vessel 106 is configured to use the back pressure valve 111 in order to maintain the pressure necessary for maintaining the supercritical state or the subcritical state and to prevent an excessive pressure increase. . However, the embodiment is not necessarily limited to the above-described embodiment as long as the inside of the reaction processing vessel 106 can be maintained at a pressure necessary to maintain the supercritical state or the subcritical state and an excessive pressure increase can be prevented. For example, instead of the back pressure valve 111, the pressure in the reaction processing vessel 106 can be maintained within a predetermined pressure range by an electromagnetic valve whose opening / closing operation is controlled by the control device 120. According to this, processing can be performed under different pressure conditions in the resin decomposition processing step and the liquid solvent supply step. For example, in the liquid solvent supply step, the processing time can be shortened by continuously supplying and discharging the resin decomposition solvent C in the liquid state by always opening the solenoid valve. .

また、上記実施形態においては、反応処理容器106内において繊維強化樹脂Fを支持するために円筒状のワーク支持体107を用いた。しかし、ワーク支持体107は、反応処理容器106内の流体が流通可能な通気孔を有しつつ繊維強化樹脂を反応処理容器106の内周面から浮かせた状態で支持することができれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ワーク支持体107は、網体または複数の貫通孔を有する板状体を用いて直方体、立方体または錐体の箱状に形成してもよいし、テーブル状や台状に形成することもできる。また、本発明に係るリサイクル繊維の製造方法においては、必ずしもワーク支持体107は必要ではない。すなわち、反応処理容器106内に直接繊維強化樹脂を設けるようにしてもよい。この場合、マトリックス樹脂が除去された繊維部分による排出管108の詰まりを防止するため、排出管108の形成位置や排出管108にフィルタを設けるなどの手当てをするとよい。
In the above embodiment, the cylindrical workpiece support 107 is used to support the fiber reinforced resin F in the reaction processing vessel 106. However, if the workpiece support 107 can support the fiber reinforced resin in a state of being floated from the inner peripheral surface of the reaction processing vessel 106 while having a vent hole through which the fluid in the reaction processing vessel 106 can flow, the workpiece support 107 is not necessarily provided. It is not limited to the embodiment. For example, the workpiece support 107 may be formed in a box shape of a rectangular parallelepiped, a cube, or a cone using a net or a plate-like body having a plurality of through holes, or may be formed in a table shape or a table shape. it can. Moreover, in the manufacturing method of the recycled fiber which concerns on this invention, the workpiece | work support body 107 is not necessarily required. That is, the fiber reinforced resin may be provided directly in the reaction processing vessel 106. In this case, in order to prevent clogging of the discharge pipe 108 due to the fiber portion from which the matrix resin has been removed, care should be taken such as providing a position on the discharge pipe 108 or providing a filter on the discharge pipe 108.

F…繊維強化樹脂、C…樹脂分解用溶媒、
100…リサイクル繊維製造システム100、
101…溶媒貯留槽、102…供給管、103…送液ポンプ、104…予熱器、104a…電熱コイル、105…バルブ、106…反応処理容器、106a…扉、106b…温度センサ、107…ワーク支持体、108…排出管、109…電熱コイル、110,114…冷却器、111…背圧弁、112…溶媒分離器、113…溶媒回収管、115…真空ポンプ、116…溶媒回収槽、117…溶媒還流管、
120…制御装置、
131a,131b…三方弁、132…液体溶媒供給管。
F: Fiber reinforced resin, C: Solvent for resin decomposition,
100: Recycled fiber manufacturing system 100,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Solvent storage tank, 102 ... Supply pipe, 103 ... Liquid feed pump, 104 ... Preheater, 104a ... Electric heating coil, 105 ... Valve, 106 ... Reaction processing container, 106a ... Door, 106b ... Temperature sensor, 107 ... Work support 108, exhaust pipe, 109 ... electric heating coil, 110, 114 ... cooler, 111 ... back pressure valve, 112 ... solvent separator, 113 ... solvent recovery pipe, 115 ... vacuum pump, 116 ... solvent recovery tank, 117 ... solvent Reflux tube,
120 ... control device,
131a, 131b ... three-way valve, 132 ... liquid solvent supply pipe.

Claims (10)

繊維強化樹脂を構成するマトリックス樹脂の分解に用いる樹脂分解用溶媒と、
前記樹脂分解用溶媒を加熱して超臨界状態または亜臨界状態とした臨界流体を生成する臨界流体生成手段と、
前記繊維強化樹脂を収容して前記マトリックス樹脂の分解処理を行うための反応処理容器とを用いたリサイクル繊維の製造方法であって、
前記繊維強化樹脂を前記反応処理容器に配置した後、液体状態の前記樹脂分解用溶媒を前記反応処理容器内に導入して前記繊維強化樹脂を浸漬するワーク配置工程と、
前記臨界流体生成手段にて前記臨界流体を生成する臨界流体生成工程と、
前記反応処理容器内に配置した前記繊維強化樹脂における前記マトリックス樹脂を前記臨界流体を用いて分解処理する樹脂分解工程と、
前記樹脂分解工程の後、前記反応処理容器内に液体状態の前記樹脂分解用溶媒を導入しつつ前記反応処理容器内に存在する流体を排出しながら同反応処理容器内の温度を下げる液体溶媒供給工程とを含むことを特徴とするリサイクル繊維の製造方法。
A resin-decomposing solvent used for decomposing the matrix resin constituting the fiber-reinforced resin;
A critical fluid generating means for generating a critical fluid in which the solvent for resin decomposition is heated to a supercritical state or a subcritical state;
A method for producing recycled fibers using a reaction treatment container for containing the fiber reinforced resin and performing a decomposition treatment of the matrix resin,
After placing the fiber reinforced resin in the reaction treatment container, a work placement step of immersing the fiber reinforced resin by introducing the resin decomposition solvent in a liquid state into the reaction treatment container ;
A critical fluid generating step of generating the critical fluid by the critical fluid generating means;
A resin decomposing step of decomposing the matrix resin in the fiber reinforced resin disposed in the reaction processing vessel using the critical fluid;
Wherein after the resin decomposition step, the reaction processing vessel liquid solvent feed to lower the temperature of the fluid the reaction processing vessel while discharging a present in the reaction processing chamber while introducing the resin cracking solvent in the liquid state into the A process for producing a recycled fiber comprising the steps of:
請求項1に記載したリサイクル繊維の製造方法において、
前記臨界流体生成手段は、
前記反応処理容器外で前記樹脂分解用溶媒を予め加熱して予備加熱流体を生成する予備加熱流体生成手段を備え、
前記樹脂分解工程は、
前記予備加熱流体生成手段によって生成された前記予備加熱流体を前記反応処理容器内に導入しつつ同反応処理容器内の流体を排出しながら前記マトリックス樹脂の分解処理を行い、
前記液体溶媒供給工程は、
前記反応処理容器内に導入している前記予備加熱流体の温度を下げることにより前記液体状態の樹脂分解用溶媒を得ることを特徴とするリサイクル繊維の製造方法。
In the manufacturing method of the recycled fiber of Claim 1,
The critical fluid generating means includes
Preheating fluid generating means for generating a preheating fluid by preheating the solvent for resin decomposition outside the reaction processing vessel,
The resin decomposition step includes
Performing the decomposition treatment of the matrix resin while discharging the fluid in the reaction processing vessel while introducing the preheating fluid generated by the preheating fluid generating means into the reaction processing vessel;
The liquid solvent supply step includes
A method for producing recycled fiber, wherein the resin-decomposing solvent in the liquid state is obtained by lowering the temperature of the preheating fluid introduced into the reaction processing vessel.
請求項1または請求項2に記載したリサイクル繊維の製造方法において、さらに、
前記反応処理容器内から排出された流体から前記樹脂分解用溶媒を回収する溶媒回収工程を含み、
前記臨界流体生成工程および前記液体溶媒供給工程は、
前記溶媒回収工程にて回収した前記樹脂分解用溶媒を用いることを特徴とするリサイクル繊維の製造方法。
In the manufacturing method of the recycled fiber according to claim 1 or 2, further,
Including a solvent recovery step of recovering the resin decomposition solvent from the fluid discharged from the reaction processing vessel,
The critical fluid generation step and the liquid solvent supply step include
A method for producing a recycled fiber, wherein the solvent for resin decomposition recovered in the solvent recovery step is used.
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載したリサイクル繊維の製造方法において、
前記反応処理容器内から排出される流体の排出経路上に前記反応処理容器内の圧力を調整するための背圧弁を有することを特徴とするリサイクル繊維の製造方法。
In the manufacturing method of the recycled fiber as described in any one of Claim 1 thru | or 3,
A method for producing recycled fiber, comprising a back pressure valve for adjusting a pressure in the reaction processing container on a discharge path of a fluid discharged from the reaction processing container.
請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載したリサイクル繊維の製造方法において、
前記反応処理容器は、
前記反応処理容器内の流体が流通可能な通気孔を有しつつ前記繊維強化樹脂を前記反応処理容器の内周面から浮かせた状態で支持することができるワーク支持体を備え、
前記ワーク配置工程は、
前記ワーク支持体に前記繊維強化樹脂を支持させることを特徴とするリサイクル繊維の製造方法。
In the manufacturing method of the recycled fiber as described in any one of Claims 1 thru | or 4,
The reaction processing container
A work support that can support the fiber reinforced resin in a state of floating from the inner peripheral surface of the reaction processing container while having a vent hole through which the fluid in the reaction processing container can flow;
The workpiece placement step includes:
A method for producing a recycled fiber, comprising supporting the fiber reinforced resin on the work support.
繊維強化樹脂を構成するマトリックス樹脂の分解に用いる樹脂分解用溶媒を加熱して超臨界状態または亜臨界状態とした臨界流体を生成する臨界流体生成手段と、
前記繊維強化樹脂を収容した状態で前記臨界流体を導入して前記マトリックス樹脂の分解処理を行うための反応処理容器と、
前記反応処理容器内に配置された前記繊維強化樹脂を浸漬する程度の液体状態の前記樹脂分解用溶媒を前記反応処理容器内に供給する送液ポンプと、
前記マトリックス樹脂の分解処理の後に前記反応処理容器内に液体状態の前記樹脂分解用溶媒を供給する液体溶媒供給手段とを備えることを特徴とするリサイクル繊維製造システム。
A critical fluid generating means for generating a critical fluid in a supercritical state or a subcritical state by heating a solvent for resin decomposition used for decomposing the matrix resin constituting the fiber reinforced resin;
A reaction processing container for introducing the critical fluid in a state in which the fiber reinforced resin is contained and performing a decomposition process of the matrix resin;
A liquid feed pump for supplying the resin-decomposing solvent in a liquid state to the extent that the fiber-reinforced resin disposed in the reaction processing container is immersed in the reaction processing container;
A recycled fiber production system comprising: a liquid solvent supply means for supplying the resin decomposition solvent in a liquid state into the reaction processing container after the decomposition treatment of the matrix resin.
請求項6に記載したリサイクル繊維製造システムにおいて、
前記臨界流体生成手段は、
前記反応処理容器外で前記樹脂分解用溶媒を予め加熱して予備加熱流体を生成する予備加熱流体生成手段を備え、
前記液体溶媒供給手段は、
前記反応処理容器内に導入している前記予備加熱流体の温度を下げることにより前記液体状態の樹脂分解用溶媒を得ることを特徴とするリサイクル繊維製造システム。
In the recycled fiber manufacturing system according to claim 6,
The critical fluid generating means includes
Preheating fluid generating means for generating a preheating fluid by preheating the solvent for resin decomposition outside the reaction processing vessel,
The liquid solvent supply means includes
Recycled fiber manufacturing system according to claim Rukoto obtain a resin decomposed solvent for the liquid state by lowering the temperature of the preheated fluid is introduced into the reaction process chamber.
請求項6または請求項7に記載したリサイクル繊維製造システムにおいて、さらに、
前記反応処理容器内から排出された流体から前記樹脂分解用溶媒を回収する溶媒回収手段を備え、
前記臨界流体生成手段および前記液体溶媒供給手段は、
前記溶媒回収手段にて回収した前記樹脂分解用溶媒を用いることを特徴とするリサイクル繊維製造システム。
In the recycled fiber manufacturing system according to claim 6 or 7,
Comprising a solvent recovery means for recovering the resin decomposing solvent from the fluid discharged from the reaction processing vessel;
The critical fluid generation means and the liquid solvent supply means are:
Recycled fiber manufacturing system according to claim Rukoto using the resin cracking solvent recovered in the solvent recovery unit.
請求項6ないし請求項8のうちのいずれか1つに記載したリサイクル繊維製造システムにおいて、
前記反応処理容器内から排出される流体の排出経路上に前記反応処理容器内の圧力を調整するための背圧弁を有することを特徴とするリサイクル繊維製造システム。
In the recycled fiber manufacturing system according to any one of claims 6 to 8,
Recycled fiber manufacturing system according to claim Rukoto to have a back pressure valve for adjusting the pressure of said reaction processing vessel on the discharge path of the fluid discharged from the reaction treatment vessel.
請求項6ないし請求項9のうちのいずれか1つに記載したリサイクル繊維製造システムにおいて、
前記反応処理容器は、
前記反応処理容器内の流体が流通可能な通気孔を有しつつ前記繊維強化樹脂を前記反応処理容器の内周面から浮かせた状態で支持することができるワーク支持体を備えることを特徴とするリサイクル繊維製造システム。
In the recycled fiber manufacturing system according to any one of claims 6 to 9,
The reaction treatment vessel,
And wherein Rukoto comprising a workpiece support which can be supported in a state in which the fluid of the reaction processing vessel has floated said fiber-reinforced resin while having a distribution can vent from the inner peripheral surface of said reaction processing vessel Recycled fiber manufacturing system.
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