JP6825531B2 - 炭素繊維回収方法 - Google Patents
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Description
本発明は、炭素繊維回収方法に関し、特に、炭素繊維強化プラスチック層上にガラス繊維強化プラスチック層が形成された繊維強化プラスチック部材から炭素繊維を回収する炭素繊維回収方法に関する。
炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastic）は、高強度かつ軽量であるため、航空機や自動車などにおける使用量が増加している。これに伴い、使用済みＣＦＲＰから炭素繊維を回収し、リサイクルする方法が検討されている。例えば特許文献１には、濃硫酸を含有する樹脂溶解液を用いて、ＣＦＲＰ層の樹脂部を溶解した後、残留した炭素繊維を回収する方法が開示されている。
ところで、例えば燃料電池自動車の水素タンク用途では、ＣＦＲＰ層上に、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastic）層が形成されたハイブリッド型の繊維強化プラスチックが使用される。
発明者は、ＣＦＲＰ層上にＧＦＲＰ層が形成された繊維強化プラスチック部材から炭素繊維を回収する方法に関し、以下の問題点を見出した。
例えば特許文献１に開示された濃硫酸を含有する樹脂溶解液を、このような繊維強化プラスチック部材に用いた場合、ＣＦＲＰ層の樹脂部とＧＦＲＰ層の樹脂部とが略同時に溶解してしまう。そのため、樹脂部が溶解した後、残留した炭素繊維とガラス繊維とを分離することが難しい。
例えば特許文献１に開示された濃硫酸を含有する樹脂溶解液を、このような繊維強化プラスチック部材に用いた場合、ＣＦＲＰ層の樹脂部とＧＦＲＰ層の樹脂部とが略同時に溶解してしまう。そのため、樹脂部が溶解した後、残留した炭素繊維とガラス繊維とを分離することが難しい。
従って、そもそも炭素繊維を回収することが困難である上、たとえ炭素繊維を回収したとしても、ガラス繊維が混入してしまう問題があった。
なお、炭素繊維にガラス繊維が混入すると、回収した炭素繊維を再利用した部材において、所望の強度が得られない等の不具合が生じる虞がある。
なお、炭素繊維にガラス繊維が混入すると、回収した炭素繊維を再利用した部材において、所望の強度が得られない等の不具合が生じる虞がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、ガラス繊維の混入を抑制可能な炭素繊維回収方法を提供するものである。
本発明の一態様に係る炭素繊維回収方法は、
炭素繊維強化プラスチック層上にガラス繊維強化プラスチック層が形成された繊維強化プラスチック部材から炭素繊維を回収する炭素繊維回収方法であって、
前記ガラス繊維強化プラスチック層を貫いて前記炭素繊維強化プラスチック層に至る切込みを前記繊維強化プラスチック部材に形成するステップと、
前記切込みから加温したリン酸含有溶液を浸透させ、前記界面近傍において前記炭素繊維強化プラスチック層と前記ガラス繊維強化プラスチック層とを分離するステップと、
前記ガラス繊維強化プラスチック層が除去された前記炭素繊維強化プラスチック層の樹脂部を樹脂溶解液によって溶解させた後、残留した前記炭素繊維を回収するステップと、を備えたものである。
炭素繊維強化プラスチック層上にガラス繊維強化プラスチック層が形成された繊維強化プラスチック部材から炭素繊維を回収する炭素繊維回収方法であって、
前記ガラス繊維強化プラスチック層を貫いて前記炭素繊維強化プラスチック層に至る切込みを前記繊維強化プラスチック部材に形成するステップと、
前記切込みから加温したリン酸含有溶液を浸透させ、前記界面近傍において前記炭素繊維強化プラスチック層と前記ガラス繊維強化プラスチック層とを分離するステップと、
前記ガラス繊維強化プラスチック層が除去された前記炭素繊維強化プラスチック層の樹脂部を樹脂溶解液によって溶解させた後、残留した前記炭素繊維を回収するステップと、を備えたものである。
本発明の一態様に係る炭素繊維回収方法では、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）層を貫く切込みから加温したリン酸含有溶液を浸透させ、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）層とＧＦＲＰ層との界面に形成された樹脂部を優先的に溶解させる。そして、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を分離・除去した後に、ＣＦＲＰ層の樹脂部のみを樹脂溶解液によって溶解させ、残留した炭素繊維を回収する。そのため、炭素繊維を回収する際に、ガラス繊維の混入を抑制することができる。
前記切込みから加温した前記リン酸含有溶液を浸透させる際、前記繊維強化プラスチック部材を前記リン酸含有溶液に浸漬させてもよい。あるいは、前記切込みから加温した前記リン酸含有溶液を浸透させる際、前記繊維強化プラスチック部材の表面に前記リン酸含有溶液を塗布してもよい。このような構成によって、容易に切込みから加温したリン酸含有溶液を浸透させることができる。
前記リン酸含有溶液におけるリン酸濃度を６０％以上としてもよい。これによって、高い歩留まりで炭素繊維を回収することができる。
また、前記樹脂溶解液が濃硫酸を含有してもよい。これによって、ＧＦＲＰ層が除去されたＣＦＲＰ層の樹脂部の溶解速度を高めることができる。
また、前記樹脂溶解液が濃硫酸を含有してもよい。これによって、ＧＦＲＰ層が除去されたＣＦＲＰ層の樹脂部の溶解速度を高めることができる。
本発明により、ガラス繊維の混入を抑制可能な炭素繊維回収方法を提供することができる。
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
（第１の実施形態）
＜繊維強化プラスチック部材の構成＞
まず、図１、図２を参照して、第１の実施形態に係る炭素繊維回収方法に供する繊維強化プラスチック部材について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る炭素繊維回収方法に供する繊維強化プラスチック部材の全体断面図である。図２は、図１に示された破線円ＩＩ内の拡大断面図である。
＜繊維強化プラスチック部材の構成＞
まず、図１、図２を参照して、第１の実施形態に係る炭素繊維回収方法に供する繊維強化プラスチック部材について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る炭素繊維回収方法に供する繊維強化プラスチック部材の全体断面図である。図２は、図１に示された破線円ＩＩ内の拡大断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る炭素繊維回収方法に供する繊維強化プラスチック部材１０は、円筒状の円筒部１１と、その両端に設けられた凸曲面状のドーム部１２ａ、１２ｂとを備えた圧力容器である。この繊維強化プラスチック部材１０は、例えば燃料電池自動車の水素タンクに好適である。
ドーム部１２ａ、１２ｂは、円筒部１１の両端から軸方向外側に張り出すように円筒部１１と一体に設けられている。ドーム部１２ａ、１２ｂの頂部には、それぞれ口金（不図示）を装着するための貫通孔１３ａ、１３ｂが形成されている。
図２に示すように、繊維強化プラスチック部材１０全体は、プラスチックライナー１０１の外表面上にＣＦＲＰ層１０２及びＧＦＲＰ層１０３が形成された構造を有している。
プラスチックライナー１０１は、水素を封じ込めて収容するための樹脂製容器である。プラスチックライナー１０１は、例えば厚さ数ｍｍ程度のナイロン系樹脂からなる。
プラスチックライナー１０１は、水素を封じ込めて収容するための樹脂製容器である。プラスチックライナー１０１は、例えば厚さ数ｍｍ程度のナイロン系樹脂からなる。
ＣＦＲＰ層１０２は、繊維強化プラスチック部材１０の耐圧強度を確保するためにプラスチックライナー１０１の外表面上に形成されている。ＣＦＲＰ層１０２は、エポキシ系樹脂、ナイロン系樹脂、ビニルエステル系樹脂などを表面に付着させた炭素繊維を、プラスチックライナー１０１の外表面上に繰り返し巻き付けることによって形成される。炭素繊維の直径は５〜７μｍ程度である。また、ＣＦＲＰ層１０２の厚さは、例えば２０ｍｍ程度である。
ＧＦＲＰ層１０３は、繊維強化プラスチック部材１０の表面を保護するためにＣＦＲＰ層１０２上に形成されている。ＧＦＲＰ層１０３は、エポキシ系樹脂、ナイロン系樹脂、ビニルエステル系樹脂などを表面に付着させたガラス繊維を、ＣＦＲＰ層１０２の外表面上に繰り返し巻き付けることによって形成される。ここで、ＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３とを構成する樹脂を同種にすれば、製造が容易になり、好ましい。ガラス繊維の直径は１０〜２０μｍ程度である。また、ＧＦＲＰ層１０３の厚さは、例えば数ｍｍ程度である。
ここで、図３は、ＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３との界面部の拡大断面図である。図３に示すように、炭素繊維ＣＦの直径とガラス繊維ＧＦの直径との差によって、ＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３との界面では、ＣＦＲＰ層１０２内及びＧＦＲＰ層１０３内に比べ、繊維間の隙間が広くなっている。
ＣＦＲＰ層１０２内の炭素繊維ＣＦ同士の隙間には、樹脂部ＲＰ１が形成されている。ＧＦＲＰ層１０３内のガラス繊維ＧＦ同士の隙間には、樹脂部ＲＰ２が形成されている。上述の通り、炭素繊維ＣＦの直径よりもガラス繊維ＧＦの直径の方が大きいため、ＣＦＲＰ層１０２内の炭素繊維ＣＦ同士の隙間よりもＧＦＲＰ層１０３内のガラス繊維ＧＦ同士の隙間の方が広くなっている。ＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３との界面における炭素繊維ＣＦとガラス繊維ＧＦとの隙間には、樹脂部ＲＰ３が形成されている。
＜炭素繊維回収方法＞
次に、図４を参照して、第１の実施形態に係る炭素繊維回収方法について説明する。
図４は、第１の実施形態に係る炭素繊維回収方法を示すフローチャートである。
まず、図４に示すように、繊維強化プラスチック部材１０のＣＦＲＰ層１０２上に形成されたＧＦＲＰ層１０３を貫いてＣＦＲＰ層１０２に至る切込みを形成する（ステップＳＴ１）。
次に、図４を参照して、第１の実施形態に係る炭素繊維回収方法について説明する。
図４は、第１の実施形態に係る炭素繊維回収方法を示すフローチャートである。
まず、図４に示すように、繊維強化プラスチック部材１０のＣＦＲＰ層１０２上に形成されたＧＦＲＰ層１０３を貫いてＣＦＲＰ層１０２に至る切込みを形成する（ステップＳＴ１）。
ここで、図５は、切込みが形成された繊維強化プラスチック部材の全体側面図である。図５の例では、円筒状の繊維強化プラスチック部材１０の中心軸に平行に延びた切込みＣ１と、繊維強化プラスチック部材１０の円周方向に延びた切込みＣ２とが、格子状に形成されている。さらに、図６は、切込みが形成された繊維強化プラスチック部材の部分断面図である。図６に示すように、ＧＦＲＰ層１０３を貫いてＣＦＲＰ層１０２に至る切込みＣ２が形成されている。切込みＣ１も同様である。
なお、ＣＦＲＰ層１０２も貫く切込みＣ１、Ｃ２を形成して、繊維強化プラスチック部材１０を切断してもよい。但し、ＣＦＲＰ層１０２は、ＧＦＲＰ層１０３よりも切断し難い上、厚さも大きい。そのため、ＣＦＲＰ層１０２も貫く切込みＣ１、Ｃ２を形成すると、加工時間が長くなる上、切断刃の寿命も短くなり、生産性及び製造コストに悪影響を及ぼす。すなわち、切込みＣ１、Ｃ２におけるＣＦＲＰ層１０２への切込み深さは小さい程、好ましい。
次に、図４に示すように、図６に示したＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３との界面に、ステップＳＴ１において形成した切込みＣ１、Ｃ２から加温したリン酸含有溶液を浸透させる。例えば、繊維強化プラスチック部材１０をリン酸含有溶液に浸漬させる。あるいは、繊維強化プラスチック部材１０の表面からリン酸含有溶液を塗布してもよい。その後、界面近傍でＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３とを分離する（ステップＳＴ２）。
ここで、図７は、図３に示した樹脂部ＲＰ１〜ＲＰ３の加温したリン酸含有溶液による溶解進度を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は樹脂溶解進度を示している。図７の例は、リン酸含有溶液の加熱温度が１５０℃、リン酸含有溶液のリン酸濃度が８５％の場合である。
図７に示すように、切込みＣ１、Ｃ２から加温したリン酸含有溶液を浸透させることによって、図３に示したＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３との界面に形成された樹脂部ＲＰ３が優先的に溶解する。樹脂部ＲＰ３の溶解が完了した時点では、炭素繊維ＣＦ同士の隙間に形成された樹脂部ＲＰ１及びガラス繊維ＧＦ同士の隙間に形成された樹脂部ＲＰ２はほとんど溶解していない。そのため、界面近傍でＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３とを容易に分離することができる。
図３を参照して、樹脂部ＲＰ３が優先的に溶解する理由について説明する。図３に示すように、ＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３との界面では、ＣＦＲＰ層１０２内及びＧＦＲＰ層１０３内に比べ、繊維間の隙間が広くなっている。そのため、ＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３との界面に形成された樹脂部ＲＰ３にリン酸含有溶液が浸透し易い。その結果、図７に示すように、樹脂部ＲＰ３が優先的に溶解する。
なお、図３に示すように、炭素繊維ＣＦ同士の隙間よりもガラス繊維ＧＦ同士の隙間の方が広くなっている。そのため、炭素繊維ＣＦ同士の隙間に形成された樹脂部ＲＰ１よりもガラス繊維ＧＦ同士の隙間に形成された樹脂部ＲＰ２にリン酸含有溶液が浸透し易い。その結果、図７に示すように、ガラス繊維ＧＦ同士の隙間に形成された樹脂部ＲＰ２が、炭素繊維ＣＦ同士の隙間に形成された樹脂部ＲＰ１よりも先に溶解する。
樹脂部ＲＰ１〜ＲＰ３の溶解進度が近づくと、ＣＦＲＰ層１０２からＧＦＲＰ層１０３を分離して除去する際に、炭素繊維ＣＦも一部除去されるため、炭素繊維ＣＦの歩留まりが低下する。ＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３との界面に形成された樹脂部ＲＰ３を優先的に溶解させるためには、リン酸含有溶液の加熱温度を１３０〜２２０℃とし、リン酸含有溶液のリン酸濃度を６０％以上とすることが好ましい。リン酸濃度を８０％以上とすることがさらに好ましい。
さらに、ステップＳＴ１において形成する切込みＣ１、Ｃ２の間隔は、いずれも５０ｍｍ以下さらには３０ｍｍ以下である好ましい。切込みＣ１、Ｃ２の間隔が５０ｍｍを超えると、ＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３との界面に形成された樹脂部ＲＰ３にリン酸含有溶液が浸透し難くなり、樹脂部ＲＰ３よりもガラス繊維ＧＦ同士の隙間に形成された樹脂部ＲＰ２が先に溶解してしまう。一方、切込みＣ１、Ｃ２の間隔が狭い程、樹脂部ＲＰ３を優先的に溶解させることはできるが、加工時間は長くなる。
最後に、図４に示すように、ステップＳＴ２において分離したＧＦＲＰ層１０３が除去されたＣＦＲＰ層１０２の樹脂部ＲＰ１を樹脂溶解液によって溶解させ、残留した炭素繊維ＣＦを回収する（ステップＳＴ３）。樹脂溶解液としては、ステップＳＴ２と同様に加温したリン酸含有溶液を用いてもよい。また、ＣＦＲＰ層１０２の樹脂部ＲＰ１の溶解速度を高めるために、リン酸含有溶液に濃硫酸を加えてもよい。さらに、樹脂溶解液として、リン酸を含まない濃硫酸を用いてもよい。
以上の通り、第１の実施形態に係る炭素繊維回収方法では、ＧＦＲＰ層１０３を貫く切込みＣ１、Ｃ２から加温したリン酸含有溶液を浸透させ、ＣＦＲＰ層１０２とＧＦＲＰ層１０３との界面に形成された樹脂部ＲＰ３を優先的に溶解させる。そして、ＣＦＲＰ層１０２からＧＦＲＰ層１０３を分離・除去した後に、ＣＦＲＰ層１０２の樹脂部ＲＰ１のみを樹脂溶解液によって溶解させ、残留した炭素繊維ＣＦを回収する。そのため、炭素繊維ＣＦを回収する際に、ガラス繊維ＧＦの混入を抑制することができる。
以下、本実施形態を実施例によってさらに詳細に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。
表１に、全ての実施例１〜４及び比較例１、２の試験条件及び結果を示す。
まず、全ての実施例１〜４及び比較例１、２に共通の試験条件について説明する。
表１に、全ての実施例１〜４及び比較例１、２の試験条件及び結果を示す。
まず、全ての実施例１〜４及び比較例１、２に共通の試験条件について説明する。
図２に示したようなプラスチックライナーと、ＣＦＲＰ層と、ＧＦＲＰ層との３層構造を有する水素タンクに切込みを入れて切断し、３０ｍｍ角の試験片を各実施例及び比較例用に作成した。ナイロン系樹脂からなる厚さ３ｍｍのプラスチックライナーと、エポキシ系樹脂からなる厚さ２３ｍｍのＣＦＲＰ層と、エポキシ系樹脂からなる厚さ２ｍｍのＧＦＲＰ層とを用いた。
次に、表１に示す実施例１〜４及び比較例１、２に係る各樹脂溶解液をガラス容器に入れ、ガラス容器内の各樹脂溶解液に試験片を１０分間浸漬させた。
その後、各樹脂溶解液及び試験片が入ったガラス容器内をオイルバスによって表１に示す加熱温度に加温し、各試験片についてＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層の分離・除去を試みた。そして、実施例１〜４及び比較例１、２に係る各試験片について、ＣＦＲＰ層へのガラス繊維（ＧＦ）の混入有無を確認すると共に、ＧＦＲＰ層が除去されたＣＦＲＰ層の質量から炭素繊維（ＣＦ）の回収歩留まりを求めた。
その後、各樹脂溶解液及び試験片が入ったガラス容器内をオイルバスによって表１に示す加熱温度に加温し、各試験片についてＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層の分離・除去を試みた。そして、実施例１〜４及び比較例１、２に係る各試験片について、ＣＦＲＰ層へのガラス繊維（ＧＦ）の混入有無を確認すると共に、ＧＦＲＰ層が除去されたＣＦＲＰ層の質量から炭素繊維（ＣＦ）の回収歩留まりを求めた。
次に、実施例１〜４及び比較例１、２の個別の条件及び評価結果について説明する。
［実施例１］
濃度８５％のリン酸のみからなるリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた。そのため、リン酸濃度は８５％である。加熱温度は１５０℃とした。
実施例１では、ＣＦＲＰ層とＧＦＲＰ層との界面の樹脂部が優先的に溶解し、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を界面において分離・除去することができた。ＣＦＲＰ層へのガラス繊維の混入は無く、炭素繊維の回収歩留まりは１００％であった。
［実施例１］
濃度８５％のリン酸のみからなるリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた。そのため、リン酸濃度は８５％である。加熱温度は１５０℃とした。
実施例１では、ＣＦＲＰ層とＧＦＲＰ層との界面の樹脂部が優先的に溶解し、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を界面において分離・除去することができた。ＣＦＲＰ層へのガラス繊維の混入は無く、炭素繊維の回収歩留まりは１００％であった。
ここで、図８は、樹脂溶解液においてＣＦＲＰ層とＧＦＲＰ層とが分離した様子、及び、分離・洗浄後のＣＦＲＰ層及びＧＦＲＰ層の様子を示す写真である。図８に示すように、樹脂溶解液においてＣＦＲＰ層とＧＦＲＰ層とが自然に分離した。そのため、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を容易に除去することができた。
［実施例２］
濃度８５％のリン酸と濃硫酸とを７：３の質量比で混合したリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた以外は、実施例１と同条件とした。リン酸濃度は６０％（＝８５％×０．７）である。
実施例２でも、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を略界面において分離・除去することができた。ＣＦＲＰ層へのガラス繊維の混入は無かった。
他方、濃硫酸を加えたことにより、実施例１に比べ、ＣＦＲＰ層の樹脂部及びＧＦＲＰ層の樹脂部の溶解も進んだ。そのため、ＧＦＲＰ層及びガラス繊維を除去する際に炭素繊維も一部除去され、炭素繊維の回収歩留まりは９０％であった。
濃度８５％のリン酸と濃硫酸とを７：３の質量比で混合したリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた以外は、実施例１と同条件とした。リン酸濃度は６０％（＝８５％×０．７）である。
実施例２でも、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を略界面において分離・除去することができた。ＣＦＲＰ層へのガラス繊維の混入は無かった。
他方、濃硫酸を加えたことにより、実施例１に比べ、ＣＦＲＰ層の樹脂部及びＧＦＲＰ層の樹脂部の溶解も進んだ。そのため、ＧＦＲＰ層及びガラス繊維を除去する際に炭素繊維も一部除去され、炭素繊維の回収歩留まりは９０％であった。
［実施例３］
濃度８５％のリン酸と濃硫酸とを５：５の質量比で混合したリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた以外は、実施例１と同条件とした。リン酸濃度は４３％（＝８５％×０．５）である。
実施例３でも、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を界面近傍において分離・除去することができた。ＣＦＲＰ層へのガラス繊維の混入は無かった。
他方、実施例２よりも濃硫酸の混合比が大きいため、ＣＦＲＰ層の樹脂部及びＧＦＲＰ層の樹脂部の溶解も進み、炭素繊維の回収歩留まりは７０％であった。
濃度８５％のリン酸と濃硫酸とを５：５の質量比で混合したリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた以外は、実施例１と同条件とした。リン酸濃度は４３％（＝８５％×０．５）である。
実施例３でも、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を界面近傍において分離・除去することができた。ＣＦＲＰ層へのガラス繊維の混入は無かった。
他方、実施例２よりも濃硫酸の混合比が大きいため、ＣＦＲＰ層の樹脂部及びＧＦＲＰ層の樹脂部の溶解も進み、炭素繊維の回収歩留まりは７０％であった。
［実施例４］
濃度８５％のリン酸と濃硫酸とを３：７の質量比で混合したリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた以外は、実施例１と同条件とした。リン酸濃度は２６％（＝８５％×０．３）である。
実施例４でも、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を界面近傍において分離・除去することができた。ＣＦＲＰ層へのガラス繊維の混入は無かった。
他方、実施例３よりも濃硫酸の混合比が大きいため、ＣＦＲＰ層の樹脂部及びＧＦＲＰ層の樹脂部の溶解もさらに進み、炭素繊維の回収歩留まりは５０％であった。
濃度８５％のリン酸と濃硫酸とを３：７の質量比で混合したリン酸含有溶液を樹脂溶解液として用いた以外は、実施例１と同条件とした。リン酸濃度は２６％（＝８５％×０．３）である。
実施例４でも、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を界面近傍において分離・除去することができた。ＣＦＲＰ層へのガラス繊維の混入は無かった。
他方、実施例３よりも濃硫酸の混合比が大きいため、ＣＦＲＰ層の樹脂部及びＧＦＲＰ層の樹脂部の溶解もさらに進み、炭素繊維の回収歩留まりは５０％であった。
［比較例１］
濃硫酸のみからなる樹脂溶解液を用いた以外は、実施例１と同条件とした。
比較例１では、ＣＦＲＰ層の樹脂部、ＧＦＲＰ層の樹脂部、ＣＦＲＰ層とＧＦＲＰ層との界面の樹脂部の溶解が同時に進んだ。そのため、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を界面近傍で分離・除去することができなかった。樹脂溶解液に残留した炭素繊維からガラス繊維を分離・除去することもできないため、ガラス繊維を混入させずに炭素繊維を回収することはできなかった。
濃硫酸のみからなる樹脂溶解液を用いた以外は、実施例１と同条件とした。
比較例１では、ＣＦＲＰ層の樹脂部、ＧＦＲＰ層の樹脂部、ＣＦＲＰ層とＧＦＲＰ層との界面の樹脂部の溶解が同時に進んだ。そのため、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を界面近傍で分離・除去することができなかった。樹脂溶解液に残留した炭素繊維からガラス繊維を分離・除去することもできないため、ガラス繊維を混入させずに炭素繊維を回収することはできなかった。
［比較例２］
ベンジルアルコールに触媒としてリン酸三カリウムを加えた樹脂溶解液を用いた以外は、実施例１と同条件とした。
比較例２では、比較例１よりも溶解進度は遅いが、比較例１と同様に、ＣＦＲＰ層の樹脂部、ＧＦＲＰ層の樹脂部、ＣＦＲＰ層とＧＦＲＰ層との界面の樹脂部の溶解が同時に進んだ。そのため、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を界面近傍で分離・除去することができなかった。樹脂溶解液に残留した炭素繊維からガラス繊維を分離・除去することもできないため、ガラス繊維を混入させずに炭素繊維を回収することはできなかった。
ベンジルアルコールに触媒としてリン酸三カリウムを加えた樹脂溶解液を用いた以外は、実施例１と同条件とした。
比較例２では、比較例１よりも溶解進度は遅いが、比較例１と同様に、ＣＦＲＰ層の樹脂部、ＧＦＲＰ層の樹脂部、ＣＦＲＰ層とＧＦＲＰ層との界面の樹脂部の溶解が同時に進んだ。そのため、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を界面近傍で分離・除去することができなかった。樹脂溶解液に残留した炭素繊維からガラス繊維を分離・除去することもできないため、ガラス繊維を混入させずに炭素繊維を回収することはできなかった。
以上の実施例に示したように、樹脂溶解液として加温したリン酸含有溶液を用いることによって、ＣＦＲＰ層からＧＦＲＰ層を界面において分離・除去することができた。そのため、炭素繊維を回収する際、ガラス繊維の混入を抑制することができる。
また、樹脂溶解液におけるリン酸濃度を６０％以上とすることによって、高い歩留まりで炭素繊維を回収することができた。
また、樹脂溶解液におけるリン酸濃度を６０％以上とすることによって、高い歩留まりで炭素繊維を回収することができた。
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
１０ 繊維強化プラスチック部材
１１ 円筒部
１２ａ、１２ｂ ドーム部
１３ａ、１３ｂ 貫通孔
１０１ プラスチックライナー
１０２ ＣＦＲＰ層
１０３ ＧＦＲＰ層
ＣＦ 炭素繊維
ＧＦ ガラス繊維
ＲＰ１〜ＲＰ３ 樹脂部
１１ 円筒部
１２ａ、１２ｂ ドーム部
１３ａ、１３ｂ 貫通孔
１０１ プラスチックライナー
１０２ ＣＦＲＰ層
１０３ ＧＦＲＰ層
ＣＦ 炭素繊維
ＧＦ ガラス繊維
ＲＰ１〜ＲＰ３ 樹脂部
Claims (5)
- 炭素繊維強化プラスチック層上にガラス繊維強化プラスチック層が形成された繊維強化プラスチック部材から炭素繊維を回収する炭素繊維回収方法であって、
前記ガラス繊維強化プラスチック層を貫いて前記炭素繊維強化プラスチック層に至る切込みを前記繊維強化プラスチック部材に形成するステップと、
前記切込みから加温したリン酸含有溶液を浸透させ、前記炭素繊維強化プラスチック層と前記ガラス繊維強化プラスチック層とを両者の界面近傍において分離するステップと、
前記ガラス繊維強化プラスチック層が除去された前記炭素繊維強化プラスチック層の樹脂部を樹脂溶解液によって溶解させた後、残留した前記炭素繊維を回収するステップと、を備えた、
炭素繊維回収方法。 - 前記切込みから加温した前記リン酸含有溶液を浸透させる際、
前記繊維強化プラスチック部材を前記リン酸含有溶液に浸漬させる、
請求項１に記載の炭素繊維回収方法。 - 前記切込みから加温した前記リン酸含有溶液を浸透させる際、
前記繊維強化プラスチック部材の表面に前記リン酸含有溶液を塗布する、
請求項１に記載の炭素繊維回収方法。 - 前記リン酸含有溶液におけるリン酸濃度を６０％以上とする、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の炭素繊維回収方法。 - 前記樹脂溶解液が濃硫酸を含有する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の炭素繊維回収方法。
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