JPH04323009A - 炭素繊維強化樹脂成形体を再生・利用する方法 - Google Patents
炭素繊維強化樹脂成形体を再生・利用する方法Info
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- JPH04323009A JPH04323009A JP3092072A JP9207291A JPH04323009A JP H04323009 A JPH04323009 A JP H04323009A JP 3092072 A JP3092072 A JP 3092072A JP 9207291 A JP9207291 A JP 9207291A JP H04323009 A JPH04323009 A JP H04323009A
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/02—Separating plastics from other materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
-
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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- B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
- B29K2307/04—Carbon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は炭素繊維強化樹脂成形体
(以下、CFRPという)を再生・利用する方法に関す
る。特に本発明はCFRPを効率よく再生し、有用な再
利用可能な炭素繊維製品を得る方法に関する。
(以下、CFRPという)を再生・利用する方法に関す
る。特に本発明はCFRPを効率よく再生し、有用な再
利用可能な炭素繊維製品を得る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、炭素繊維は樹脂や金属などのいわ
ゆるマトリックス材料と複合体(コンポジット)を形成
することにより、構造材料として広く用いられている。 炭素繊維と組み合せるマトリックス材料としては、成形
が容易なことから熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂がもっと
も頻繁に使用されている。強化材料としての炭素繊維は
、高度な機械的特性、耐熱性、電気的性質、耐微生物特
性などを有しているので、飛行機やロケットなどの航空
宇宙構造部材、自動車部品などの産業用途、ゴルフクラ
ブ、テニスラケット、釣竿などのスポーツ用品用の複合
材料補強繊維として広く使用されている。しかしながら
、CFRPは炭素繊維をマトリックス樹脂中に埋め込み
接着一体化した構造であるため、高度な機械的特性、安
定性が災いして、一次製品として使用された後に再生利
用しようとしても適切な方法が見いだされていない問題
があった。従って一次製品としての利用が終わった後で
再利用されることは稀であり、殆どが細断され、産業廃
棄物または一般廃棄物として埋め立てまたは焼却されて
いた。近年その性能、特に引張強度が一層向上すること
により、CFRPが広範囲に使用されるようになる一方
、地球環境に対する世界的認識の広がり、および廃棄物
処理の困難さから、有効な再利用方法に対する要求が益
々強くなっている。
ゆるマトリックス材料と複合体(コンポジット)を形成
することにより、構造材料として広く用いられている。 炭素繊維と組み合せるマトリックス材料としては、成形
が容易なことから熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂がもっと
も頻繁に使用されている。強化材料としての炭素繊維は
、高度な機械的特性、耐熱性、電気的性質、耐微生物特
性などを有しているので、飛行機やロケットなどの航空
宇宙構造部材、自動車部品などの産業用途、ゴルフクラ
ブ、テニスラケット、釣竿などのスポーツ用品用の複合
材料補強繊維として広く使用されている。しかしながら
、CFRPは炭素繊維をマトリックス樹脂中に埋め込み
接着一体化した構造であるため、高度な機械的特性、安
定性が災いして、一次製品として使用された後に再生利
用しようとしても適切な方法が見いだされていない問題
があった。従って一次製品としての利用が終わった後で
再利用されることは稀であり、殆どが細断され、産業廃
棄物または一般廃棄物として埋め立てまたは焼却されて
いた。近年その性能、特に引張強度が一層向上すること
により、CFRPが広範囲に使用されるようになる一方
、地球環境に対する世界的認識の広がり、および廃棄物
処理の困難さから、有効な再利用方法に対する要求が益
々強くなっている。
【0003】このような要求に対して、従来はあまり検
討が為されてきていないが、例えば特開昭57−117
535号公報によれば、炭素繊維またはマトリックス樹
脂にアルカリ金属などを含有させることにより、焼却に
よる廃棄処理を容易にさせるという提案がみられる。な
お、例えば「炭素繊維」(近代編集社、昭和47年発行
)の第324頁には、CFRPの繊維含有率を燃焼また
は薬液の処理によって測定する方法が記載されている。
討が為されてきていないが、例えば特開昭57−117
535号公報によれば、炭素繊維またはマトリックス樹
脂にアルカリ金属などを含有させることにより、焼却に
よる廃棄処理を容易にさせるという提案がみられる。な
お、例えば「炭素繊維」(近代編集社、昭和47年発行
)の第324頁には、CFRPの繊維含有率を燃焼また
は薬液の処理によって測定する方法が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記特開昭57−11
7535号公報による方法は、燃焼性が高く、燃焼後の
炭素繊維の電気抵抗も高く出来るため、万一浮遊しても
電気傷害などが生じにくいCFRPが提供される。しか
しながら、CFRP自体は焼却されてしまうため、高々
熱エネルギーが回収されるのみであり、有効な再利用技
術とはいえない問題点があった。なお、上記「炭素繊維
」に記載する繊維含有率を測定する方法は、樹脂の種類
によって分解時間が異なり、しかも得られる炭素繊維が
取扱いにくく、その特性が低下する、あるいは薬液を使
用するため後処理が困難であるなどの問題があった。
7535号公報による方法は、燃焼性が高く、燃焼後の
炭素繊維の電気抵抗も高く出来るため、万一浮遊しても
電気傷害などが生じにくいCFRPが提供される。しか
しながら、CFRP自体は焼却されてしまうため、高々
熱エネルギーが回収されるのみであり、有効な再利用技
術とはいえない問題点があった。なお、上記「炭素繊維
」に記載する繊維含有率を測定する方法は、樹脂の種類
によって分解時間が異なり、しかも得られる炭素繊維が
取扱いにくく、その特性が低下する、あるいは薬液を使
用するため後処理が困難であるなどの問題があった。
【0005】すなわち、本発明の目的はCFRPを有効
に再利用する技術を提供することにある。特にCFRP
からマトリックス樹脂のみを焼却し、炭素繊維を取り出
して有効に再利用する方法に関する。
に再利用する技術を提供することにある。特にCFRP
からマトリックス樹脂のみを焼却し、炭素繊維を取り出
して有効に再利用する方法に関する。
【0006】通常CFRPが廃棄される場合、CFRP
自体には破損、消耗などがないが、他の部品が壊れた場
合または破損していても部分的な破損に留まり、CFR
Pの力学的な特性としては充分に機能しているが、単に
システムとしての機能が失われた場合が大部分である。 本発明の課題は、廃棄対象となったCFRPからできる
だけ力学的性質を保った炭素繊維を取り出し再利用する
方法を提供することにある。
自体には破損、消耗などがないが、他の部品が壊れた場
合または破損していても部分的な破損に留まり、CFR
Pの力学的な特性としては充分に機能しているが、単に
システムとしての機能が失われた場合が大部分である。 本発明の課題は、廃棄対象となったCFRPからできる
だけ力学的性質を保った炭素繊維を取り出し再利用する
方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、C
FRPをマトリックス樹脂の分解点以上であり、炭素繊
維が実質的に分解しない温度で処理し、マトリックス樹
脂の分解物で一体化された炭素繊維塊とすることを特徴
とするCFRPを再生・利用する方法によって達成する
ことができる。
FRPをマトリックス樹脂の分解点以上であり、炭素繊
維が実質的に分解しない温度で処理し、マトリックス樹
脂の分解物で一体化された炭素繊維塊とすることを特徴
とするCFRPを再生・利用する方法によって達成する
ことができる。
【0008】以下、本発明について詳細に説明する。
【0009】まず本発明の処理によればCFRPがマト
リックス樹脂の分解点以上で炭素繊維が実質的に分解し
ない温度で処理されるため、得られる炭素繊維の物性、
特に引張強度・弾性率の低下を小さく押さえることがで
きることに特徴がある。処理温度は、用いる炭素繊維、
マトリックス樹脂の種類により適宜変更する必要がある
が、一例を挙げれば、エポキシ樹脂マトリックスでは3
50℃以上、引張強度が3GPa程度以上のアクリル系
炭素繊維では650℃以下である。この条件を選択する
ことによって、高い物性の再生炭素繊維が再現性よく得
られる。700℃以上の条件では炭素繊維の重量減がな
くても、物性が低下し易く、またCFRPの形状によっ
て、一定の物性の再生炭素繊維が得られない場合がある
。一方余りに低温では処理能力が上がらず実用的ではな
い。
リックス樹脂の分解点以上で炭素繊維が実質的に分解し
ない温度で処理されるため、得られる炭素繊維の物性、
特に引張強度・弾性率の低下を小さく押さえることがで
きることに特徴がある。処理温度は、用いる炭素繊維、
マトリックス樹脂の種類により適宜変更する必要がある
が、一例を挙げれば、エポキシ樹脂マトリックスでは3
50℃以上、引張強度が3GPa程度以上のアクリル系
炭素繊維では650℃以下である。この条件を選択する
ことによって、高い物性の再生炭素繊維が再現性よく得
られる。700℃以上の条件では炭素繊維の重量減がな
くても、物性が低下し易く、またCFRPの形状によっ
て、一定の物性の再生炭素繊維が得られない場合がある
。一方余りに低温では処理能力が上がらず実用的ではな
い。
【0010】次に、本発明における炭素繊維塊はマトリ
ックス樹脂の分解物によって一体化されているが、次工
程の処理時に容易に構成繊維毎に分割されるという特徴
がある。このためマトリックス樹脂の分解率を調整して
80%以上99.5%以下とすることが望ましい。分解
率が低すぎると取扱は容易であるが、次工程での繊維の
切断時などにミスカット、切断機の故障などを生じるし
、逆に分解率が高すぎると分解炭素繊維が分繊してしま
い統一された繊維として次工程に供給できなくなる問題
がある。
ックス樹脂の分解物によって一体化されているが、次工
程の処理時に容易に構成繊維毎に分割されるという特徴
がある。このためマトリックス樹脂の分解率を調整して
80%以上99.5%以下とすることが望ましい。分解
率が低すぎると取扱は容易であるが、次工程での繊維の
切断時などにミスカット、切断機の故障などを生じるし
、逆に分解率が高すぎると分解炭素繊維が分繊してしま
い統一された繊維として次工程に供給できなくなる問題
がある。
【0011】本発明に使用する強化炭素繊維は、その前
駆体(プリカ−サ)として、アクリル系、ピッチ系、レ
ーヨン系その他特に限定はされるものではない。
駆体(プリカ−サ)として、アクリル系、ピッチ系、レ
ーヨン系その他特に限定はされるものではない。
【0012】炭素繊維はそのプリカーサ繊維を紡糸し、
必要に応じて200〜400℃の空気や酸化窒素などの
酸化性雰囲気中で加熱焼成して、酸化繊維に転換する耐
炎化工程を通過した後、窒素、アルゴン、ヘリウム等の
不活性雰囲気や真空中でさらに300〜2500℃に加
熱して炭化又は炭化・黒鉛化する炭化、又は炭化・黒鉛
化工程を経ることによって製造される。特にアクリル系
繊維やピッチ系繊維から得られる炭素繊維で強度が2G
Pa以上のものに対して適用すると、著しい効果が発揮
される。
必要に応じて200〜400℃の空気や酸化窒素などの
酸化性雰囲気中で加熱焼成して、酸化繊維に転換する耐
炎化工程を通過した後、窒素、アルゴン、ヘリウム等の
不活性雰囲気や真空中でさらに300〜2500℃に加
熱して炭化又は炭化・黒鉛化する炭化、又は炭化・黒鉛
化工程を経ることによって製造される。特にアクリル系
繊維やピッチ系繊維から得られる炭素繊維で強度が2G
Pa以上のものに対して適用すると、著しい効果が発揮
される。
【0013】アクリル系繊維の例としては、そのポリマ
が適当な共重合体を10%以下含む共重合体で、乳化懸
濁、塊状、溶液等の一般的な重合方法により、重合度は
極限粘度で1.3〜5.0、好ましくは1.5〜3.0
の範囲のものを挙げることができる。これらの重合体か
らアクリル系繊維を製造する方法としては、湿式紡糸法
、乾湿式紡糸法、乾式紡糸法によることができる。繊維
のフィラメント数は、通常500〜100000の範囲
で選ぶことができる。また、単繊維繊度としては、0.
1〜5dの範囲で選ぶことができる。
が適当な共重合体を10%以下含む共重合体で、乳化懸
濁、塊状、溶液等の一般的な重合方法により、重合度は
極限粘度で1.3〜5.0、好ましくは1.5〜3.0
の範囲のものを挙げることができる。これらの重合体か
らアクリル系繊維を製造する方法としては、湿式紡糸法
、乾湿式紡糸法、乾式紡糸法によることができる。繊維
のフィラメント数は、通常500〜100000の範囲
で選ぶことができる。また、単繊維繊度としては、0.
1〜5dの範囲で選ぶことができる。
【0014】強化繊維に組み合わせるマトリックス樹脂
の例としては、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、
フラン、ポリイミド、エポキシ、ポリカーボネート、ポ
リアセタール、ナイロン、ポリエーテルイミド、ポリエ
ーテルケトンなど特に限定されるものではなく、熱可塑
性または熱硬化性マトリックス樹脂の中から適宜選択す
ることができるが、特にエポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂などの熱硬化性マトリックス樹脂を用いる場合
には収率、物性の面で好ましい炭素繊維が回収できる。
の例としては、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、
フラン、ポリイミド、エポキシ、ポリカーボネート、ポ
リアセタール、ナイロン、ポリエーテルイミド、ポリエ
ーテルケトンなど特に限定されるものではなく、熱可塑
性または熱硬化性マトリックス樹脂の中から適宜選択す
ることができるが、特にエポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂などの熱硬化性マトリックス樹脂を用いる場合
には収率、物性の面で好ましい炭素繊維が回収できる。
【0015】回収された炭素繊維は、そのままの形態、
あるいは適当な長さに加工した後再利用することができ
る。加工法の例としては、一定の長さに切断し、サイジ
ング剤を付与した後チョップド糸として使用する方法、
切断・磨砕してより繊維長が短いミルド糸として使用す
る方法、公知の処理方法によって活性炭素短繊維に転換
して使用する方法などを挙げることができる。またいず
れの加工を行なうにも一体化された炭素繊維塊は種々の
形態、繊維長からなるが、切断あるいは磨砕によって産
業製品として意味のある一定形状の再生炭素繊維を得る
ときには容易に分繊することができる。これらの処理は
組み合わせて行なうことができ、その場合は特に処理の
順序は限定されない。
あるいは適当な長さに加工した後再利用することができ
る。加工法の例としては、一定の長さに切断し、サイジ
ング剤を付与した後チョップド糸として使用する方法、
切断・磨砕してより繊維長が短いミルド糸として使用す
る方法、公知の処理方法によって活性炭素短繊維に転換
して使用する方法などを挙げることができる。またいず
れの加工を行なうにも一体化された炭素繊維塊は種々の
形態、繊維長からなるが、切断あるいは磨砕によって産
業製品として意味のある一定形状の再生炭素繊維を得る
ときには容易に分繊することができる。これらの処理は
組み合わせて行なうことができ、その場合は特に処理の
順序は限定されない。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例 芳香族アミンを主な硬化剤として用いたエポキジ樹脂を
マトリックスとし、強化炭素繊維として、単繊維強度が
3GPaのアクリル系炭素繊維を用い繊維含有率を58
%に設計したCFRPを焼却処理するに際し、表1に示
す条件で熱分解を行なった。ここで焼成品の形態が○で
あるとはマトリックス樹脂の分解・炭化物によって炭素
繊維が一体化されていることを示す。また工程通過性と
は再生炭素繊維塊を切断・磨砕工程に供する際の操作性
、分繊性を評価したものである。表1によれば処理温度
を400℃とし、マトリックス樹脂の減量率を80%を
越えるようにすることによって、物性、焼成品形態、切
断・磨砕工程での通過性に優れた再生炭素繊維塊が得ら
れることが分かる。
る。 実施例 芳香族アミンを主な硬化剤として用いたエポキジ樹脂を
マトリックスとし、強化炭素繊維として、単繊維強度が
3GPaのアクリル系炭素繊維を用い繊維含有率を58
%に設計したCFRPを焼却処理するに際し、表1に示
す条件で熱分解を行なった。ここで焼成品の形態が○で
あるとはマトリックス樹脂の分解・炭化物によって炭素
繊維が一体化されていることを示す。また工程通過性と
は再生炭素繊維塊を切断・磨砕工程に供する際の操作性
、分繊性を評価したものである。表1によれば処理温度
を400℃とし、マトリックス樹脂の減量率を80%を
越えるようにすることによって、物性、焼成品形態、切
断・磨砕工程での通過性に優れた再生炭素繊維塊が得ら
れることが分かる。
【0017】
【表1】
【0018】
【発明の効果】本発明のCFRP処理方法によれば、再
生可能な炭素繊維塊が高収率で高物性を保ったまま得る
ことができる。
生可能な炭素繊維塊が高収率で高物性を保ったまま得る
ことができる。
【0019】また特に種々の形態をしたCFRP廃棄物
から一定の形状をした再生炭素繊維を得るため、全体と
しては一体化しているが、切断などの次工程に供給され
たときに一定形状の単繊維に容易に分解できるという特
徴を持つ、取扱性が良好である炭素繊維塊を得ることが
できる。
から一定の形状をした再生炭素繊維を得るため、全体と
しては一体化しているが、切断などの次工程に供給され
たときに一定形状の単繊維に容易に分解できるという特
徴を持つ、取扱性が良好である炭素繊維塊を得ることが
できる。
Claims (2)
- 【請求項1】炭素繊維強化樹脂成形体をマトリックス樹
脂の分解点以上であり、炭素繊維が実質的に分解しない
温度で処理し、マトリックス樹脂の分解物で一体化され
た炭素繊維塊とすることを特徴とする炭素繊維強化樹脂
成形体を再生・利用する方法。 - 【請求項2】一体化された炭素繊維塊でのマトリックス
樹脂の分解率が80〜99.5%である炭素繊維強化樹
脂成形体を再生・利用する方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9207291A JP2523229B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 炭素繊維強化樹脂成形体を再生・利用する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9207291A JP2523229B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 炭素繊維強化樹脂成形体を再生・利用する方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04323009A true JPH04323009A (ja) | 1992-11-12 |
JP2523229B2 JP2523229B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=14044255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9207291A Expired - Lifetime JP2523229B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 炭素繊維強化樹脂成形体を再生・利用する方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2523229B2 (ja) |
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- 1991-04-23 JP JP9207291A patent/JP2523229B2/ja not_active Expired - Lifetime
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