JP5917455B2 - 炭素繊維を含有する廃材の利用方法 - Google Patents
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Description
本発明は、炭素繊維を含有する廃材の利用方法に関するものである。
従来、炭素繊維を強化繊維として用いる炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）は、軽量で、剛性、耐衝撃性、耐熱性（炭素繊維自体の真空状態での耐熱性は、２０００〜３０００℃）、耐薬品性、耐腐食性等の力学的、化学的特性に優れ、宇宙・航空分野、自動車工業分野、電子機器分野、エネルギ分野、スポーツ用品分野、レジャー用品分野等の各種産業分野に幅広く使用されている。
しかしながら、上記優れた力学的、化学的特性を有するため、炭素繊維を含有する廃材（炭素繊維自体の廃材を含み、本明細書において、「炭素繊維を含有する廃材」という。）は、再利用に適さず、また、焼却処理を行うためには多くのエネルギを必要とするため、各種産業分野においてゼロ・エミッションの実現の障害となっていた。
本発明は、上記従来の炭素繊維を含有する廃材の有する問題点に鑑み、炭素繊維を含有する廃材を、炭素材料として有効利用できるようにする、炭素繊維を含有する廃材の利用方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法は、炭素繊維を含有する廃材を、破砕又は裁断し、容器に収容するとともに、該炭素繊維を含有する廃材を収容した容器を、鉄スクラップと共に製鋼用電気炉に装入し、製鋼を行うことにより溶融し、前記廃材に含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルすることを特徴とする。
この場合において、炭素繊維を含有する廃材を収容する容器に鉄製容器を使用することができる。
本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法によれば、破砕又は裁断した炭素繊維を含有する廃材を収容した容器を、鉄スクラップと共に製鋼用電気炉に装入し、製鋼を行うことにより溶融し、廃材に含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルすることによって、炭素繊維を含有する廃材を有効利用することができる。
また、炭素繊維を含有する廃材を収容する容器に鉄製容器を使用することにより、炭素繊維を含有する廃材が、製鋼の際に製鋼用電気炉内の溶融金属の表面に浮き上がることを防止して、廃材に含有される炭素繊維の溶融金属内への溶け込みを促進することができ、かつ、リフティングマグネットによる製鋼用電気炉への装入操作が可能となり、取り扱いが容易で、さらに、鉄製容器自体も、鉄を構成する鉄材料としてリサイクルすることができる。
以下、本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１に、本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法の一実施例を示す。
この炭素繊維を含有する廃材の利用方法は、炭素繊維を含有する廃材Ｃを、破砕又は裁断し、容器１に収容するとともに、この炭素繊維を含有する廃材Ｃを収容した容器１を、鉄スクラップＳａ、Ｓｂと共に製鋼用電気炉３に装入し、製鋼を行うことにより溶融し、廃材Ｃに含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルするものである。
この炭素繊維を含有する廃材の利用方法は、炭素繊維を含有する廃材Ｃを、破砕又は裁断し、容器１に収容するとともに、この炭素繊維を含有する廃材Ｃを収容した容器１を、鉄スクラップＳａ、Ｓｂと共に製鋼用電気炉３に装入し、製鋼を行うことにより溶融し、廃材Ｃに含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルするものである。
この場合において、炭素繊維を含有する廃材Ｃとしては、炭素繊維を強化繊維として用いる炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）や炭素繊維自体（炭素繊維の織物等の加工品を含む。）の廃材を対象とし、廃材Ｃが炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の場合は、一辺が数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の小片となるようにシュレッダー等で破砕し、炭素繊維自体の場合は、長さが数ｃｍ〜数十ｃｍ程度の短尺となるように切断機等で裁断するようにする。
炭素繊維を含有する廃材Ｃを収容する容器１には、鉄製容器（例えば、ドラム缶。）や合成繊維織物製のフレキシブルコンテナバッグを使用することができる。
これにより、炭素繊維を含有する廃材Ｃが、製鋼の際に製鋼用電気炉３内の溶融金属の表面に浮き上がることを防止して、廃材Ｃに含有される炭素繊維の溶融金属内への溶け込みを促進することができる。
特に、容器１に鉄製容器を使用することにより、リフティングマグネットによる製鋼用電気炉３への装入作業が可能となり、取り扱いが容易で、さらに、鉄製容器自体も、鉄を構成する鉄材料としてリサイクルすることができる。
これにより、炭素繊維を含有する廃材Ｃが、製鋼の際に製鋼用電気炉３内の溶融金属の表面に浮き上がることを防止して、廃材Ｃに含有される炭素繊維の溶融金属内への溶け込みを促進することができる。
特に、容器１に鉄製容器を使用することにより、リフティングマグネットによる製鋼用電気炉３への装入作業が可能となり、取り扱いが容易で、さらに、鉄製容器自体も、鉄を構成する鉄材料としてリサイクルすることができる。
炭素繊維を含有する廃材Ｃを収容した容器１の製鋼用電気炉３への装入は、例えば、スクラップチャージングバスケット２を用いて行うことができるが、この場合、鉄スクラップＳａ、炭素繊維を含有する廃材Ｃを収容した容器１、さらに必要に応じて、鉄スクラップＳａより少ない量の鉄スクラップＳｂを、この順に、かつ、炭素繊維を含有する廃材Ｃを収容した容器１の周囲に鉄スクラップＳａ、Ｓｂが配置されるように製鋼用電気炉３に装入するようにする。
このように、炭素繊維を含有する廃材Ｃを収容した容器１を、鉄スクラップＳａ、Ｓｂと共に製鋼用電気炉３に装入した状態で、製鋼用電気炉３に蓋３ａをし、電極４に電力を供給することによりアーク放電を起こさせ、アーク放電の高温（約５０００℃）下で製鋼を行うことにより、鉄スクラップＳａ、Ｓｂと共に炭素繊維を含有する廃材Ｃを容器１ごと溶融し、廃材Ｃに含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルするようにする。
これにより、炭素繊維を含有する廃材Ｃが、製鋼の際に製鋼用電気炉３内の溶融金属の表面に浮き上がることを防止して、廃材Ｃに含有される炭素繊維の溶融金属内への溶け込みを促進し、スラグに混入して排出されたり、製鋼用電気炉３の炉壁に付着することを防止することができる。
この場合、廃材Ｃに含有される炭素繊維は、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルされるほか、その一部は、燃焼して熱源となったり、溶融金属（酸化鉄）を還元する還元材となる。
このように、炭素繊維を含有する廃材Ｃを収容した容器１を、鉄スクラップＳａ、Ｓｂと共に製鋼用電気炉３に装入した状態で、製鋼用電気炉３に蓋３ａをし、電極４に電力を供給することによりアーク放電を起こさせ、アーク放電の高温（約５０００℃）下で製鋼を行うことにより、鉄スクラップＳａ、Ｓｂと共に炭素繊維を含有する廃材Ｃを容器１ごと溶融し、廃材Ｃに含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルするようにする。
これにより、炭素繊維を含有する廃材Ｃが、製鋼の際に製鋼用電気炉３内の溶融金属の表面に浮き上がることを防止して、廃材Ｃに含有される炭素繊維の溶融金属内への溶け込みを促進し、スラグに混入して排出されたり、製鋼用電気炉３の炉壁に付着することを防止することができる。
この場合、廃材Ｃに含有される炭素繊維は、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルされるほか、その一部は、燃焼して熱源となったり、溶融金属（酸化鉄）を還元する還元材となる。
このようにして製鋼を行った結果を、炭素繊維を含有する廃材Ｃを添加せずに製鋼を行った比較例とともに表１に示す。
ここで、製鋼条件は以下のとおりである。
・廃材に含有される炭素繊維重量：製鋼重量の０．１％を目処に添加
・廃材に含有される炭素繊維重量：製鋼重量の０．１％を目処に添加
表１から明らかなように、炭素繊維を含有する廃材Ｃを添加せずに製鋼を行った場合と比較して、炭素繊維を含有する廃材Ｃを添加して製鋼を行うことによって、同等の鉄を得る（製鋼を行う）ために必要となる、鉄を構成する炭素材料として添加する炭素重量及び溶融金属の還元材として添加する炭素重量を低減することができることを確認した。
以上、本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法は、炭素繊維を含有する廃材を、炭素材料として有効利用できるという特性を有していることから、再利用に適さず、また、焼却処理を行うためには多くのエネルギを必要とするため、各種産業分野においてゼロ・エミッションの実現の障害となっていた炭素繊維を含有する廃材をリサイクルするために好適に用いることができる。
Ｃ 炭素繊維を含有する廃材
Ｓａ 鉄スクラップ
Ｓｂ 鉄スクラップ
１ 容器（鉄製容器（ドラム缶））
２ スクラップチャージングバスケット
３ 製鋼用電気炉
４ 電極
Ｓａ 鉄スクラップ
Ｓｂ 鉄スクラップ
１ 容器（鉄製容器（ドラム缶））
２ スクラップチャージングバスケット
３ 製鋼用電気炉
４ 電極
Claims (2)
- 炭素繊維を含有する廃材を、破砕又は裁断し、容器に収容するとともに、該炭素繊維を含有する廃材を収容した容器を、鉄スクラップと共に製鋼用電気炉に装入し、製鋼を行うことにより溶融し、前記廃材に含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルすることを特徴とする炭素繊維を含有する廃材の利用方法。
- 炭素繊維を含有する廃材を収容する容器に鉄製容器を使用することを特徴とする請求項１記載の炭素繊維を含有する廃材の利用方法。
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