JPH11209634A - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
熱可塑性樹脂組成物Info
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- JPH11209634A JPH11209634A JP3049998A JP3049998A JPH11209634A JP H11209634 A JPH11209634 A JP H11209634A JP 3049998 A JP3049998 A JP 3049998A JP 3049998 A JP3049998 A JP 3049998A JP H11209634 A JPH11209634 A JP H11209634A
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- thermoplastic resin
- fibers
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- resin
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- 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】
【課題】 広い範囲にわたって、要求性能に応じた任意
の繊維長の整った、即ち所望の繊維長分布の炭素短繊維
又はこれとガラス繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物を
提供することにあり、しかも原料としてＦＲＰ製造時に
生じる廃材や廃ＦＲＰ製品を用いることができ、環境保
全にも優れた炭素繊維又はこれとガラス繊維を含有する
熱可塑性樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 樹脂で結合された炭素繊維又は樹脂で結
合された炭素繊維とガラス繊維を１００μm〜３mmの範
囲の繊維状に粉砕後、分級して繊維長を整え、各分級品
の１種又は２種以上を含有したことを特徴とする熱可塑
性樹脂組成物及び該粉砕物を粉砕物の分解ガス充満下、
３５０〜５００℃で加熱分解させて得られる繊維を含有
することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
の繊維長の整った、即ち所望の繊維長分布の炭素短繊維
又はこれとガラス繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物を
提供することにあり、しかも原料としてＦＲＰ製造時に
生じる廃材や廃ＦＲＰ製品を用いることができ、環境保
全にも優れた炭素繊維又はこれとガラス繊維を含有する
熱可塑性樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 樹脂で結合された炭素繊維又は樹脂で結
合された炭素繊維とガラス繊維を１００μm〜３mmの範
囲の繊維状に粉砕後、分級して繊維長を整え、各分級品
の１種又は２種以上を含有したことを特徴とする熱可塑
性樹脂組成物及び該粉砕物を粉砕物の分解ガス充満下、
３５０〜５００℃で加熱分解させて得られる繊維を含有
することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は炭素短繊維又はこれ
とガラス短繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物に関する
ものである。更に詳しくは本発明は樹脂で結着された繊
維強化プラスチック（ＦＲＰ）から得られる成形材の補
強材、充填材等として有用な所望の繊維長を有する炭素
短繊維又はこれとガラス短繊維を含有する熱可塑性樹脂
組成物に関するものである。
とガラス短繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物に関する
ものである。更に詳しくは本発明は樹脂で結着された繊
維強化プラスチック（ＦＲＰ）から得られる成形材の補
強材、充填材等として有用な所望の繊維長を有する炭素
短繊維又はこれとガラス短繊維を含有する熱可塑性樹脂
組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＦＲＰは比強度、非弾性率に優れ、設計
の自由度も大きいことから、近年金属代替材料として様
々な工業分野に使用されている。特に繊維を一方向に引
き揃え、樹脂を含浸したプリプレグシートは繊維方向に
高い強度と剛性を有することから、構造物の必要物性に
応じた材料設計が可能であるため、多用途に用いられて
いる。また、長繊維を平織りや朱子織り等の形態に加工
し、積層することにより表面性を向上させたり、破壊に
対する靭性を高めたりすることも行われている。
の自由度も大きいことから、近年金属代替材料として様
々な工業分野に使用されている。特に繊維を一方向に引
き揃え、樹脂を含浸したプリプレグシートは繊維方向に
高い強度と剛性を有することから、構造物の必要物性に
応じた材料設計が可能であるため、多用途に用いられて
いる。また、長繊維を平織りや朱子織り等の形態に加工
し、積層することにより表面性を向上させたり、破壊に
対する靭性を高めたりすることも行われている。
【０００３】また、コスト面や性能面を考慮し、単一繊
維材料だけでなく、２種類以上、例えば炭素繊維とガラ
ス繊維等を複合することにより、単一繊維材料だけでは
得られない性能を付与したハイブリッド積層板なども数
多く使用されている。一方、繊維をミクロンオーダーか
ら数ミリ程度の短繊維状に切断することにより、インジ
ェクション用樹脂組成物の強化材、充填材としても使用
されている。特に炭素短繊維は高強度化、軽量化のみな
らず、繊維自体が導電特性を有することから、樹脂中に
混入した導電性樹脂組成物としても注目されている。
維材料だけでなく、２種類以上、例えば炭素繊維とガラ
ス繊維等を複合することにより、単一繊維材料だけでは
得られない性能を付与したハイブリッド積層板なども数
多く使用されている。一方、繊維をミクロンオーダーか
ら数ミリ程度の短繊維状に切断することにより、インジ
ェクション用樹脂組成物の強化材、充填材としても使用
されている。特に炭素短繊維は高強度化、軽量化のみな
らず、繊維自体が導電特性を有することから、樹脂中に
混入した導電性樹脂組成物としても注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようにＦＲＰ材料
は用途により様々な強化形態や繊維長が用いられ、しか
も樹脂も数多くの種類が使用される。一方、ＦＲＰは不
燃性、不腐食性であるため、廃棄方法も現状では埋め立
てによる処分に頼っているのが現状である。ＦＲＰ材料
は高機能を有し、しかも決して安価な材料ではないた
め、これらの材料の安易な廃棄処理はエネルギーロスに
なり、環境問題的にも好ましいとは言えない。
は用途により様々な強化形態や繊維長が用いられ、しか
も樹脂も数多くの種類が使用される。一方、ＦＲＰは不
燃性、不腐食性であるため、廃棄方法も現状では埋め立
てによる処分に頼っているのが現状である。ＦＲＰ材料
は高機能を有し、しかも決して安価な材料ではないた
め、これらの材料の安易な廃棄処理はエネルギーロスに
なり、環境問題的にも好ましいとは言えない。
【０００５】上記の問題点に対し、ＦＲＰ廃材を利用し
た研究がなされている。例えば、特公平６−１０２３６
４号には廃棄された繊維強化プラスチックを微粉末状乃
至微粒状の粉末にして充填材とした再利用がされてい
る。しかし、平均粒径４４〜７４μmの微粉末状態であ
るために、プラスチック中に混入しても炭酸カルシウム
等の代替充填材と使用されており、それほどの強化効果
がなく、効率的な再利用とは言えない。
た研究がなされている。例えば、特公平６−１０２３６
４号には廃棄された繊維強化プラスチックを微粉末状乃
至微粒状の粉末にして充填材とした再利用がされてい
る。しかし、平均粒径４４〜７４μmの微粉末状態であ
るために、プラスチック中に混入しても炭酸カルシウム
等の代替充填材と使用されており、それほどの強化効果
がなく、効率的な再利用とは言えない。
【０００６】また特開平４−３２３００９号にはＦＲＰ
をマトリックス樹脂の分解点以上、炭素繊維の分解点以
下の温度で処理して、マトリックス樹脂の分解物で一体
化（結着）された炭素繊維塊を得ている。しかし、この
炭素繊維塊はマトリックス樹脂の分解物、即ち炭化物を
含んでいるため、樹脂と複合した場合、繊維と樹脂が直
接ぬれないため、繊維と樹脂との接着強度が低かった
り、分散性が低下したりして満足した複合材が得られ
ず、また切断などにより単繊維に分解できるとはある
が、上記１００μm〜３mmの範囲で且つ要求性能に応じ
た任意の繊維長の整ったものに切断できるものではな
い。
をマトリックス樹脂の分解点以上、炭素繊維の分解点以
下の温度で処理して、マトリックス樹脂の分解物で一体
化（結着）された炭素繊維塊を得ている。しかし、この
炭素繊維塊はマトリックス樹脂の分解物、即ち炭化物を
含んでいるため、樹脂と複合した場合、繊維と樹脂が直
接ぬれないため、繊維と樹脂との接着強度が低かった
り、分散性が低下したりして満足した複合材が得られ
ず、また切断などにより単繊維に分解できるとはある
が、上記１００μm〜３mmの範囲で且つ要求性能に応じ
た任意の繊維長の整ったものに切断できるものではな
い。
【０００７】特開平６−９９１６０号には破砕したＦＲ
Ｐを、３〜１８体積％の酸素濃度で、３００〜６００℃
で燃焼させないで処理し、マトリックスのプラスチック
を熱分解して炭素繊維を回収する方法が記載されてい
る。しかし破砕の目的は雰囲気ガスとの良好な接触のた
めであり、その破砕の程度も３〜５０cmとあり、上記１
００μm〜３mmの範囲で且つ要求性能に応じた任意の繊
維長分布を有する炭素繊維を回収するものではない。ま
た、この方法では反応の進行により酸素濃度が下がるの
で、絶えず酸素を導入して酸素濃度を制御するとある。
Ｐを、３〜１８体積％の酸素濃度で、３００〜６００℃
で燃焼させないで処理し、マトリックスのプラスチック
を熱分解して炭素繊維を回収する方法が記載されてい
る。しかし破砕の目的は雰囲気ガスとの良好な接触のた
めであり、その破砕の程度も３〜５０cmとあり、上記１
００μm〜３mmの範囲で且つ要求性能に応じた任意の繊
維長分布を有する炭素繊維を回収するものではない。ま
た、この方法では反応の進行により酸素濃度が下がるの
で、絶えず酸素を導入して酸素濃度を制御するとある。
【０００８】特開平７−３３９０４号はＦＲＰを乾留し
てプラスチックを炭化物とした後、０.１〜２５体積％
の酸素濃度で、３００〜１０００℃で燃焼させないで加
熱し、炭化物を酸化分解して炭素繊維を得ることを記載
する。この方法でもＦＲＰを予め破砕するのが良いとあ
るが、それは酸化反応でＦＲＰ中の炭素繊維の損耗を防
ぐためであり、またその破砕の程度も３〜１０cm程度で
あり、上記１００μm〜３mmの範囲で且つ要求性能に応
じた任意の繊維長分布を有する炭素繊維を回収するもの
ではない。また、この方法でも反応の進行により酸素濃
度が下がるので、絶えず酸素を導入して酸素濃度を制御
するとある。
てプラスチックを炭化物とした後、０.１〜２５体積％
の酸素濃度で、３００〜１０００℃で燃焼させないで加
熱し、炭化物を酸化分解して炭素繊維を得ることを記載
する。この方法でもＦＲＰを予め破砕するのが良いとあ
るが、それは酸化反応でＦＲＰ中の炭素繊維の損耗を防
ぐためであり、またその破砕の程度も３〜１０cm程度で
あり、上記１００μm〜３mmの範囲で且つ要求性能に応
じた任意の繊維長分布を有する炭素繊維を回収するもの
ではない。また、この方法でも反応の進行により酸素濃
度が下がるので、絶えず酸素を導入して酸素濃度を制御
するとある。
【０００９】特開平７−１１８４４０号はＦＲＰを鱗片
状に破砕した後、実質的に非酸化性雰囲気下に３００〜
１０００℃で乾留して得られたマトリックス樹脂の熱分
解物により一体に結着された炭素繊維塊について記載す
る。ここでも破砕は乾留の効率が良いためとあり、１０
mm程度である。しかし、この炭素繊維塊も上記特開平４
−３２３００９号と同様、マトリックス樹脂の分解物、
即ち炭化物を含んでおり、また切断などにより単繊維に
分解できるとはあるが、上記１００μm〜３mmの範囲で
且つ要求性能に応じた任意の繊維長の整ったものに切断
できるものではない。また、この方法では得られた炭素
繊維間に点接触（結合点）として炭化物が残存して結合
物を作っているため、外部応力を加えて解繊させるとき
に点接触に応力がかかり、繊維は折れやすい。
状に破砕した後、実質的に非酸化性雰囲気下に３００〜
１０００℃で乾留して得られたマトリックス樹脂の熱分
解物により一体に結着された炭素繊維塊について記載す
る。ここでも破砕は乾留の効率が良いためとあり、１０
mm程度である。しかし、この炭素繊維塊も上記特開平４
−３２３００９号と同様、マトリックス樹脂の分解物、
即ち炭化物を含んでおり、また切断などにより単繊維に
分解できるとはあるが、上記１００μm〜３mmの範囲で
且つ要求性能に応じた任意の繊維長の整ったものに切断
できるものではない。また、この方法では得られた炭素
繊維間に点接触（結合点）として炭化物が残存して結合
物を作っているため、外部応力を加えて解繊させるとき
に点接触に応力がかかり、繊維は折れやすい。
【００１０】本発明の課題は広い範囲にわたって、要求
性能に応じた任意の繊維長の整った、即ち所望の繊維長
分布の炭素短繊維又はこれとガラス繊維を含有する熱可
塑性樹脂組成物を提供することにあり、しかも原料とし
てＦＲＰ製造時に生じる廃材や廃ＦＲＰ製品を用いるこ
とができ、環境保全にも優れた炭素繊維又はこれとガラ
ス繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物を提供することに
ある。
性能に応じた任意の繊維長の整った、即ち所望の繊維長
分布の炭素短繊維又はこれとガラス繊維を含有する熱可
塑性樹脂組成物を提供することにあり、しかも原料とし
てＦＲＰ製造時に生じる廃材や廃ＦＲＰ製品を用いるこ
とができ、環境保全にも優れた炭素繊維又はこれとガラ
ス繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物を提供することに
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、樹脂で結合さ
れた炭素繊維又は樹脂で結合された炭素繊維とガラス繊
維を１００μm〜３mmの範囲の繊維状に粉砕後、分級し
て繊維長を整え、各分級品の１種又は２種以上を含有し
たことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物に係る。また本
発明は、粉砕物を該粉砕物の分解ガス充満下、３５０〜
５００℃で加熱分解させて得られる繊維を含有すること
を特徴とする熱可塑性樹脂組成物に係る。
れた炭素繊維又は樹脂で結合された炭素繊維とガラス繊
維を１００μm〜３mmの範囲の繊維状に粉砕後、分級し
て繊維長を整え、各分級品の１種又は２種以上を含有し
たことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物に係る。また本
発明は、粉砕物を該粉砕物の分解ガス充満下、３５０〜
５００℃で加熱分解させて得られる繊維を含有すること
を特徴とする熱可塑性樹脂組成物に係る。
【００１２】本発明によれば、１００μm〜３mmの範囲
内で且つその範囲内で要求性能に応じた任意の繊維長の
整った、所望の繊維長分布を有する炭素繊維又はこれと
ガラス繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物を製造するこ
とができる。また本発明によれば、力学的特性や導電特
性の制御が可能な熱可塑性樹脂組成物を製造することが
できる。
内で且つその範囲内で要求性能に応じた任意の繊維長の
整った、所望の繊維長分布を有する炭素繊維又はこれと
ガラス繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物を製造するこ
とができる。また本発明によれば、力学的特性や導電特
性の制御が可能な熱可塑性樹脂組成物を製造することが
できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明では原料として例えば樹脂
で結合された炭素繊維あるいは炭素繊維とガラス繊維を
用いる。この結合剤の樹脂としては例えばエポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬
化性樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロ
ピレン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等の熱可
塑性樹脂を挙げることができる。一例を挙げれば、パイ
プ状あるいは平板状のエポキシ樹脂をマトリックスとす
るＦＲＰの廃材を堅型粉砕機を用いて粗粉砕した後、再
度粉砕機にかけ、スクリーン径１〜５mmを通すことによ
り粉砕物を得る。
で結合された炭素繊維あるいは炭素繊維とガラス繊維を
用いる。この結合剤の樹脂としては例えばエポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬
化性樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロ
ピレン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等の熱可
塑性樹脂を挙げることができる。一例を挙げれば、パイ
プ状あるいは平板状のエポキシ樹脂をマトリックスとす
るＦＲＰの廃材を堅型粉砕機を用いて粗粉砕した後、再
度粉砕機にかけ、スクリーン径１〜５mmを通すことによ
り粉砕物を得る。
【００１４】本発明では上記粉砕物をスクリーンメッシ
ュを変えることによって、ある程度繊維長の整ったもの
とする。本発明では粉砕物の繊維長は１００μm〜３mm
の範囲内であって、平均繊維長の±５０％の変動幅以内
のものが得られる。更に分級精度を挙げることは可能で
あるが、分級操作が複雑になり、前記繊維長分布で充分
に実用化に耐えることができる。また、本発明では樹脂
で結着された状態で繊維長を分級することから、従来の
ような繊維が綿状に凝集することがなく、安定した品質
の繊維が得られる。
ュを変えることによって、ある程度繊維長の整ったもの
とする。本発明では粉砕物の繊維長は１００μm〜３mm
の範囲内であって、平均繊維長の±５０％の変動幅以内
のものが得られる。更に分級精度を挙げることは可能で
あるが、分級操作が複雑になり、前記繊維長分布で充分
に実用化に耐えることができる。また、本発明では樹脂
で結着された状態で繊維長を分級することから、従来の
ような繊維が綿状に凝集することがなく、安定した品質
の繊維が得られる。
【００１５】ここで、繊維長とは重量平均繊維長（ｌ
ｗ）であり、以下の式により求められる。 ｌｗ＝ΣＷi・ｌi／Ｗi ｌｗ＝Σα・Ｎi・ｌi2／Σα・Ｎi・ｌi ｌｗ＝ΣＮi・ｌi2／ΣＮi・ｌi αはπｒ２ρ（２ｒ＝繊維の直径、ρ＝密度）、Ｎiは
長さｌiの繊維の数である。本発明では、ＦＲＰのリサ
イクル品、ＦＲＰ製造時に排出される廃材を粉砕するこ
とにより１００μm〜３mmの範囲内で且つその範囲内で
要求性能に応じた任意の繊維長の整った、所望の繊維長
分布を有する粉砕物を得ることができる。
ｗ）であり、以下の式により求められる。 ｌｗ＝ΣＷi・ｌi／Ｗi ｌｗ＝Σα・Ｎi・ｌi2／Σα・Ｎi・ｌi ｌｗ＝ΣＮi・ｌi2／ΣＮi・ｌi αはπｒ２ρ（２ｒ＝繊維の直径、ρ＝密度）、Ｎiは
長さｌiの繊維の数である。本発明では、ＦＲＰのリサ
イクル品、ＦＲＰ製造時に排出される廃材を粉砕するこ
とにより１００μm〜３mmの範囲内で且つその範囲内で
要求性能に応じた任意の繊維長の整った、所望の繊維長
分布を有する粉砕物を得ることができる。
【００１６】本発明では粉砕物を分級することにより、
繊維長の整ったものが容易に得られ、一般に言われる数
平均繊維長ｌｍ／ｌｗが１.０５〜１.５０で１に近く単
分散性を有する優れたものである。一方、従来は連続し
た炭素繊維に収束剤により表面処理を施し、短繊維化し
ているが、一般に３mm以下の繊維長にすることは困難で
あり、熟練を要し、かつ繊維長の制御が困難であった。
また表面処理を施さないで粉砕するミルドファイバーは
その製造コストが高い上に、繊維が綿状に凝集し、さら
に１mm以下の細かいものが得られるが、繊維長が不揃い
である。またウィスカーと呼ばれるものは一般にその繊
維径が１００μm未満のものである。
繊維長の整ったものが容易に得られ、一般に言われる数
平均繊維長ｌｍ／ｌｗが１.０５〜１.５０で１に近く単
分散性を有する優れたものである。一方、従来は連続し
た炭素繊維に収束剤により表面処理を施し、短繊維化し
ているが、一般に３mm以下の繊維長にすることは困難で
あり、熟練を要し、かつ繊維長の制御が困難であった。
また表面処理を施さないで粉砕するミルドファイバーは
その製造コストが高い上に、繊維が綿状に凝集し、さら
に１mm以下の細かいものが得られるが、繊維長が不揃い
である。またウィスカーと呼ばれるものは一般にその繊
維径が１００μm未満のものである。
【００１７】このように従来は特に１００μm〜３mmの
範囲で且つ要求性能に応じた任意の繊維長の整ったもの
の入手が極めて困難であった。本発明は上記のようにＦ
ＲＰの廃材を粉砕し、分級することによりこの問題点を
一挙に解決し、この繊維長の整ったものを熱可塑性樹脂
へ含有させることにより、物性の安定した熱可塑性樹脂
組成物が得られる。熱可塑性樹脂としては、例えばポリ
エチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂等
の汎用熱可塑性樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルイミド樹
脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等のエンジニアプ
ラスチックなどを挙げることができる。
範囲で且つ要求性能に応じた任意の繊維長の整ったもの
の入手が極めて困難であった。本発明は上記のようにＦ
ＲＰの廃材を粉砕し、分級することによりこの問題点を
一挙に解決し、この繊維長の整ったものを熱可塑性樹脂
へ含有させることにより、物性の安定した熱可塑性樹脂
組成物が得られる。熱可塑性樹脂としては、例えばポリ
エチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂等
の汎用熱可塑性樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルイミド樹
脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等のエンジニアプ
ラスチックなどを挙げることができる。
【００１８】また、ＦＲＰ廃材を粉砕し、分級し、各分
級品の１種又は２種以上を粉砕物の分解ガス充満下、３
５０〜５００℃で加熱分解させることにより、樹脂の付
着していない所望の短繊維のみを得ることができる。粉
砕物の分解ガスの充満下に加熱するとは、例えば粉砕物
を密閉状態で加熱する方法、粉砕物を容器に高充填率で
充填し、加熱する方法を挙げることができる。容器とし
ては坩堝等を挙げることができ、高充填率とは例えば５
０〜１００容積％、好ましくは８０〜９９容積％程度の
充填率を挙げることができる。
級品の１種又は２種以上を粉砕物の分解ガス充満下、３
５０〜５００℃で加熱分解させることにより、樹脂の付
着していない所望の短繊維のみを得ることができる。粉
砕物の分解ガスの充満下に加熱するとは、例えば粉砕物
を密閉状態で加熱する方法、粉砕物を容器に高充填率で
充填し、加熱する方法を挙げることができる。容器とし
ては坩堝等を挙げることができ、高充填率とは例えば５
０〜１００容積％、好ましくは８０〜９９容積％程度の
充填率を挙げることができる。
【００１９】上記においては粉砕物の分解ガスの充填下
に加熱分解させるため、何ら酸素ガス、空気、窒素ガス
等を準備する必要がなく、酸素ガス濃度を絶えず制御す
る必要も無い。上記の加熱分解は３５０〜５００℃の範
囲で行うことが好ましい。３５０℃未満ではマトリック
ス樹脂の分解が遅く、また樹脂が残存する。５００℃を
超えると炭素繊維等の損耗が起こる。加熱分解時間は温
度にも依存するが、通常は１〜８時間、好ましくは２〜
５時間程度である。
に加熱分解させるため、何ら酸素ガス、空気、窒素ガス
等を準備する必要がなく、酸素ガス濃度を絶えず制御す
る必要も無い。上記の加熱分解は３５０〜５００℃の範
囲で行うことが好ましい。３５０℃未満ではマトリック
ス樹脂の分解が遅く、また樹脂が残存する。５００℃を
超えると炭素繊維等の損耗が起こる。加熱分解時間は温
度にも依存するが、通常は１〜８時間、好ましくは２〜
５時間程度である。
【００２０】本発明で得られる短繊維は、繊維長１００
μm〜３mmの範囲内で且つ任意の繊維長に整っているこ
とから、粉砕後、分級し、マトリックス樹脂が付着した
状態で熱可塑性樹脂中に含有してもよく、更に３５０〜
５００℃の範囲内で樹脂を加熱分解させた後に、熱可塑
性樹脂に含有させることにより、より物性の優れた、品
質の安定した熱可塑性樹脂組成物が得られる。また、本
発明は一般の産業部材から排出されるＦＲＰ廃材を用い
ることから、単一材料でなく、部材中には炭素繊維、ガ
ラス繊維等が混在している場合が有る。
μm〜３mmの範囲内で且つ任意の繊維長に整っているこ
とから、粉砕後、分級し、マトリックス樹脂が付着した
状態で熱可塑性樹脂中に含有してもよく、更に３５０〜
５００℃の範囲内で樹脂を加熱分解させた後に、熱可塑
性樹脂に含有させることにより、より物性の優れた、品
質の安定した熱可塑性樹脂組成物が得られる。また、本
発明は一般の産業部材から排出されるＦＲＰ廃材を用い
ることから、単一材料でなく、部材中には炭素繊維、ガ
ラス繊維等が混在している場合が有る。
【００２１】炭素繊維は軽量、高剛性でしかも導電性を
有するが、ガラス繊維は比較的比重が高く、剛性も低
く、非導電性である。従って、これらが混在している場
合には、それらの混在比率を安定しておかなければ、熱
可塑性樹脂組成物の要求特性にあった、安定した品質の
ものが得られない。そこで、これらのＦＲＰ廃材に関し
ては、粉砕し、分級した後、蛍光Ｘ線分析等により、予
めガラス繊維混入量を判断し、熱可塑性樹脂組成物の用
途に応じて予め分別することができる。例えば、ガラス
繊維／炭素繊維の重量比率が０〜０.３の場合は、熱可
塑性樹脂組成物の強度向上に加えて、高導電化を示す用
途に用いられ、一方ガラス繊維／炭素繊維の重量比率が
０.３以上の場合は高強度部材で、しかも絶縁部材とし
て使用できる。
有するが、ガラス繊維は比較的比重が高く、剛性も低
く、非導電性である。従って、これらが混在している場
合には、それらの混在比率を安定しておかなければ、熱
可塑性樹脂組成物の要求特性にあった、安定した品質の
ものが得られない。そこで、これらのＦＲＰ廃材に関し
ては、粉砕し、分級した後、蛍光Ｘ線分析等により、予
めガラス繊維混入量を判断し、熱可塑性樹脂組成物の用
途に応じて予め分別することができる。例えば、ガラス
繊維／炭素繊維の重量比率が０〜０.３の場合は、熱可
塑性樹脂組成物の強度向上に加えて、高導電化を示す用
途に用いられ、一方ガラス繊維／炭素繊維の重量比率が
０.３以上の場合は高強度部材で、しかも絶縁部材とし
て使用できる。
【００２２】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説
明する。 実施例１ エポキシ樹脂をマトリックスに使用したＦＲＰ製ゴルフ
シャフトを堅型粉砕機により粗粉砕し、スクリーン径１
２mmを通した後、再度粉砕機にかけスクリーン径１mmを
通すことにより、エポキシ樹脂が付着した状態の炭素繊
維を主成分とする繊維が得られた。この粉砕物を２５０
〜３０００μmのメッシュサイズの異なるふるい機で分
級して繊維長の整った、エポキシ樹脂が付着した炭素繊
維及びガラス繊維の各分級品を得た。なお、粉砕品を蛍
光Ｘ線分析で分析した結果、ガラス繊維／炭素繊維の重
量比率は０.０４８であった。次にこの各分級品ごとに
坩堝に充填率８０容積％で充填し、電気炉を用い、４０
０℃、５時間で粉砕物の分解ガス充満下に加熱分解さ
せ、２５０μm〜３mm範囲内の所望の繊維長分布を有す
る繊維を得た。得られた繊維のふるいサイズによる平均
繊維長と市販のミルド繊維の繊維長分布を表１に示す。
明する。 実施例１ エポキシ樹脂をマトリックスに使用したＦＲＰ製ゴルフ
シャフトを堅型粉砕機により粗粉砕し、スクリーン径１
２mmを通した後、再度粉砕機にかけスクリーン径１mmを
通すことにより、エポキシ樹脂が付着した状態の炭素繊
維を主成分とする繊維が得られた。この粉砕物を２５０
〜３０００μmのメッシュサイズの異なるふるい機で分
級して繊維長の整った、エポキシ樹脂が付着した炭素繊
維及びガラス繊維の各分級品を得た。なお、粉砕品を蛍
光Ｘ線分析で分析した結果、ガラス繊維／炭素繊維の重
量比率は０.０４８であった。次にこの各分級品ごとに
坩堝に充填率８０容積％で充填し、電気炉を用い、４０
０℃、５時間で粉砕物の分解ガス充満下に加熱分解さ
せ、２５０μm〜３mm範囲内の所望の繊維長分布を有す
る繊維を得た。得られた繊維のふるいサイズによる平均
繊維長と市販のミルド繊維の繊維長分布を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】上記の結果から、本発明によりＦＲＰ廃材
から再生された繊維は、エポキシ樹脂が付着した状態で
粉砕、分級することから市販のミルド繊維と比較して繊
維長分布にバラツキが少なく、しかも容易に所望の長さ
の繊維を得ることができる。熱可塑性樹脂組成物の引張
り強度及び曲げ強度を表２に示す。本発明の場合、物性
に最も影響を与える繊維長が整っていることから、この
繊維を強化材としてＰＰ（ポリプロピレン）に２０wt％
充填した熱可塑性樹脂組成物は、物性値のバラツキが非
常に少なかった。一方、市販ミルド繊維は繊維にサイジ
ング処理等を施しているために、試験後のＳＥＭによる
破面観察から樹脂中での分散状態が悪く凝集している部
分があった。しかし、本発明品は自燃により樹脂を分解
させているために、繊維間の凝集もなく、成形品に用い
た時にも良好な分散状態であった。
から再生された繊維は、エポキシ樹脂が付着した状態で
粉砕、分級することから市販のミルド繊維と比較して繊
維長分布にバラツキが少なく、しかも容易に所望の長さ
の繊維を得ることができる。熱可塑性樹脂組成物の引張
り強度及び曲げ強度を表２に示す。本発明の場合、物性
に最も影響を与える繊維長が整っていることから、この
繊維を強化材としてＰＰ（ポリプロピレン）に２０wt％
充填した熱可塑性樹脂組成物は、物性値のバラツキが非
常に少なかった。一方、市販ミルド繊維は繊維にサイジ
ング処理等を施しているために、試験後のＳＥＭによる
破面観察から樹脂中での分散状態が悪く凝集している部
分があった。しかし、本発明品は自燃により樹脂を分解
させているために、繊維間の凝集もなく、成形品に用い
た時にも良好な分散状態であった。
【００２５】
【表２】
【００２６】実施例２ 実施例１と同様にして２５０〜３０００μmのメッシュ
サイズの異なるふるい機で分級して繊維長の整った、エ
ポキシ樹脂が付着した炭素繊維の各分級品を得た。この
分級品のうち平均繊維長１４０μmのサイズのものをエ
ポキシ樹脂が付着した状態でナイロン６６（ＰＡ６６）
樹脂中に１０wt％及び２０wt％充填したものをインジェ
クション成形して１５０mm×１００mm×２mmの平板を作
成した。また上記の分級品を実施例１と同様の条件で加
熱分解処理した繊維を、ＰＡ６６樹脂中に１０wt％及び
２０wt％充填したものをインジェクション成形して同サ
イズの平板を作成した。なお比較のためＰＡ６６樹脂単
体をインジェクション成形して同サイズの平板を作成し
た。得られた平板から、短冊状の試験片を切り出し３点
曲げ試験を行った。結果を表３に示す。
サイズの異なるふるい機で分級して繊維長の整った、エ
ポキシ樹脂が付着した炭素繊維の各分級品を得た。この
分級品のうち平均繊維長１４０μmのサイズのものをエ
ポキシ樹脂が付着した状態でナイロン６６（ＰＡ６６）
樹脂中に１０wt％及び２０wt％充填したものをインジェ
クション成形して１５０mm×１００mm×２mmの平板を作
成した。また上記の分級品を実施例１と同様の条件で加
熱分解処理した繊維を、ＰＡ６６樹脂中に１０wt％及び
２０wt％充填したものをインジェクション成形して同サ
イズの平板を作成した。なお比較のためＰＡ６６樹脂単
体をインジェクション成形して同サイズの平板を作成し
た。得られた平板から、短冊状の試験片を切り出し３点
曲げ試験を行った。結果を表３に示す。
【００２７】
【表３】
【００２８】上記の結果から、本発明により得られるＦ
ＲＰ廃材から再生した繊維は、樹脂に含有することによ
り強度、弾性率が大幅に向上していることから、十分な
強化効果がある。
ＲＰ廃材から再生した繊維は、樹脂に含有することによ
り強度、弾性率が大幅に向上していることから、十分な
強化効果がある。
【００２９】実施例３ ＦＲＰ廃材中に炭素繊維のみでなく、ガラス繊維とのハ
イブリッド積層板を粉砕、分級したのち、３８０℃、５
時間で熱処理を行った繊維を用いた、ナイロン６６イン
ジェクションペレットを作成した。本実験は実施例２と
同様に、インジェクションにより平板を作成し、３点曲
げ試験を実施した。なお、廃材中に含まれるガラス繊維
と炭素繊維の重量比率は分級後に、蛍光Ｘ線分析を用い
て、ガラス繊維の量を算出した。
イブリッド積層板を粉砕、分級したのち、３８０℃、５
時間で熱処理を行った繊維を用いた、ナイロン６６イン
ジェクションペレットを作成した。本実験は実施例２と
同様に、インジェクションにより平板を作成し、３点曲
げ試験を実施した。なお、廃材中に含まれるガラス繊維
と炭素繊維の重量比率は分級後に、蛍光Ｘ線分析を用い
て、ガラス繊維の量を算出した。
【００３０】
【表４】
【００３１】実験結果から、ガラス繊維の繊維量が多く
なると、強度、弾性率とも低下する傾向を示す。しか
し、ガラス繊維と炭素繊維の含有比が０.９８であって
も、ナイロン６６樹脂単体よりも高い強度や弾性率を示
す。従って、本発明により得られる熱可塑性樹脂組成物
は、実際のＦＲＰ廃棄物から効率よく繊維を回収し、し
かも効果的に再生利用される。
なると、強度、弾性率とも低下する傾向を示す。しか
し、ガラス繊維と炭素繊維の含有比が０.９８であって
も、ナイロン６６樹脂単体よりも高い強度や弾性率を示
す。従って、本発明により得られる熱可塑性樹脂組成物
は、実際のＦＲＰ廃棄物から効率よく繊維を回収し、し
かも効果的に再生利用される。
【００３２】実施例４ 実施例３で用いたインジェクション成形品を用いて、体
積抵抗率の計測を実施した。ナイロン６６樹脂単体の体
積抵抗率は１.０Ｅ＋１６（１.０×１０16）であった。
積抵抗率の計測を実施した。ナイロン６６樹脂単体の体
積抵抗率は１.０Ｅ＋１６（１.０×１０16）であった。
【００３３】
【表５】
【００３４】結果からＧ／Ｃ＝０.２９４までは、強化
材をナイロン６６樹脂中に３０wt％含有すると炭素繊維
の影響により体積抵抗率の低下が見られる。しかし、Ｇ
／Ｃ＝０.２９４を越え、絶縁体であるガラス繊維の強
化材中に占める割合が増加すると、強化材を３０wt％含
有しても体積抵抗率がそれほど低下しない結果となっ
た。この結果から、ＦＲＰ廃材を粉砕、分級した段階で
廃材中に占めるガラス繊維の量を計測することにより、
ガラス繊維が炭素繊維に重量比率で３０％までは、導電
性を有する部材への熱可塑性樹脂組成物の使用が可能で
あり、一方ガラス繊維の重量分率が３０％を超える場合
には、実施例３のように強度、弾性率の向上を目的とし
た高強度部材としての適用が可能である。
材をナイロン６６樹脂中に３０wt％含有すると炭素繊維
の影響により体積抵抗率の低下が見られる。しかし、Ｇ
／Ｃ＝０.２９４を越え、絶縁体であるガラス繊維の強
化材中に占める割合が増加すると、強化材を３０wt％含
有しても体積抵抗率がそれほど低下しない結果となっ
た。この結果から、ＦＲＰ廃材を粉砕、分級した段階で
廃材中に占めるガラス繊維の量を計測することにより、
ガラス繊維が炭素繊維に重量比率で３０％までは、導電
性を有する部材への熱可塑性樹脂組成物の使用が可能で
あり、一方ガラス繊維の重量分率が３０％を超える場合
には、実施例３のように強度、弾性率の向上を目的とし
た高強度部材としての適用が可能である。
【００３５】比較例１ 比較のため特公平０６−１０２３６４号の実施例１を示
す。即ち廃棄されたポリバスを粉砕して、不飽和ポリエ
ステル樹脂で結着されたガラス繊維を得た。このガラス
繊維の平均繊維長は４４〜７４μmが主成分で、約７４
％を占めていた。
す。即ち廃棄されたポリバスを粉砕して、不飽和ポリエ
ステル樹脂で結着されたガラス繊維を得た。このガラス
繊維の平均繊維長は４４〜７４μmが主成分で、約７４
％を占めていた。
【００３６】
【表６】 下記表は本粉砕物を不飽和ポリエステル樹脂中に含有し
た時の物性強度を示している。
た時の物性強度を示している。
【００３７】
【表７】
【００３８】この結果から、ＦＲＰ廃材を使用し、新た
な樹脂に充填材として配合することにより、樹脂単体の
強度よりも低下し、しかも配合割合が増加するほど、強
度低下が大きくなっている。従って、ＦＲＰ廃材を利用
した充填材は強化効果がなく、効率的な再生利用として
の効果が低いものとなっている。
な樹脂に充填材として配合することにより、樹脂単体の
強度よりも低下し、しかも配合割合が増加するほど、強
度低下が大きくなっている。従って、ＦＲＰ廃材を利用
した充填材は強化効果がなく、効率的な再生利用として
の効果が低いものとなっている。
【００３９】
【発明の効果】本発明はＦＲＰ製品の廃棄物や工場から
排出されるＦＲＰ廃材を利用して効率よく再利用できる
ことから、原材料は安価で、製造にかかるエネルギーは
低減され、しかも環境保全面でも優れた発明であり、産
業上の利用価値は高い。また、本発明は様々な用途から
排出され、しかも単一材料だけでなく、概ね炭素繊維と
ガラス繊維が混ざり合ったＦＲＰ廃材から繊維長の整っ
た繊維を抽出し熱可塑性樹脂に含有させることにより、
物性に最も影響を与える繊維長が整った繊維を含有する
熱可塑性樹脂組成物を提供するので、組成物自体の物性
のバラツキが小さい。また、本発明はＦＲＰ廃棄物を粉
砕、分級した後に、繊維長のみならず、繊維の種類、比
率を調整して熱可塑性樹脂中に含有させることにより、
強度や弾性率といった力学的特性及び導電特性を調整
し、要求特性に応じた設計も可能である。
排出されるＦＲＰ廃材を利用して効率よく再利用できる
ことから、原材料は安価で、製造にかかるエネルギーは
低減され、しかも環境保全面でも優れた発明であり、産
業上の利用価値は高い。また、本発明は様々な用途から
排出され、しかも単一材料だけでなく、概ね炭素繊維と
ガラス繊維が混ざり合ったＦＲＰ廃材から繊維長の整っ
た繊維を抽出し熱可塑性樹脂に含有させることにより、
物性に最も影響を与える繊維長が整った繊維を含有する
熱可塑性樹脂組成物を提供するので、組成物自体の物性
のバラツキが小さい。また、本発明はＦＲＰ廃棄物を粉
砕、分級した後に、繊維長のみならず、繊維の種類、比
率を調整して熱可塑性樹脂中に含有させることにより、
強度や弾性率といった力学的特性及び導電特性を調整
し、要求特性に応じた設計も可能である。
Claims (7)
- 【請求項１】 樹脂で結合された炭素繊維を１００μm
〜３mmの範囲の繊維状に粉砕後、分級して繊維長を整
え、各分級品の１種又は２種以上を含有したことを特徴
とする熱可塑性樹脂組成物。 - 【請求項２】 粉砕物の各分級品の１種又は２種以上を
密閉状態で、該粉砕物の分解ガスの充満下に、３５０〜
５００℃で加熱分解して得られる炭素繊維を含有したこ
とを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。 - 【請求項３】 粉砕物の各分級品の１種又は２種以上を
容器中に高充填率で充填し、該粉砕物の分解ガスの充満
下に、３５０〜５００℃で加熱分解して得られる炭素繊
維を含有したことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。 - 【請求項４】 樹脂で結合された炭素繊維およびガラス
繊維を１００μm〜３mmの範囲の繊維状に粉砕後、分級
して繊維長を整え、各分級品の１種又は２種以上を含有
したことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。 - 【請求項５】 粉砕物の各分級品の１種又は２種以上を
密閉状態で、該粉砕物の分解ガスの充満下に、３５０〜
５００℃で加熱分解して得られる炭素繊維およびガラス
繊維を含有したことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。 - 【請求項６】 粉砕物の各分級品の１種又は２種以上を
容器中に高充填率で充填し、該粉砕物の分解ガスの充満
下に、３５０〜５００℃で加熱分解して得られる炭素繊
維およびガラス繊維を含有したことを特徴とする熱可塑
性樹脂組成物。 - 【請求項７】 組成物におけるガラス繊維／炭素繊維の
重量比率を調整して力学的特性や導電特性を調整した請
求項４記載の熱可塑性樹脂組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049998A JP3580689B2 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 熱可塑性樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049998A JP3580689B2 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 熱可塑性樹脂組成物 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003336764A Division JP3799344B2 (ja) | 2003-09-29 | 2003-09-29 | 熱可塑性樹脂組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11209634A true JPH11209634A (ja) | 1999-08-03 |
| JP3580689B2 JP3580689B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=12305523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3049998A Expired - Fee Related JP3580689B2 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 熱可塑性樹脂組成物 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3580689B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002346932A (ja) * | 2001-05-21 | 2002-12-04 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 粒状熱硬化性樹脂製研磨材及びその製造方法 |
| US7922871B2 (en) | 2008-01-18 | 2011-04-12 | Recycled Carbon Fibre Limited | Recycling carbon fibre |
| DE102008062350C5 (de) * | 2008-12-15 | 2016-03-31 | Carbo Tex Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Rückgewinnen von Kohlenstofffasern und/oder Aktivkohlepartikeln |
| JP2016521295A (ja) * | 2013-03-28 | 2016-07-21 | イーエルジー カーボン ファイバー インターナショナル ゲーエムベーハー | 炭素繊維含有樹脂から炭素繊維を回収するための熱分解システム及び方法 |
| WO2022254947A1 (ja) * | 2021-06-02 | 2022-12-08 | 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 | 熱可塑性樹脂組成物および成形体 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06503768A (ja) * | 1991-09-18 | 1994-04-28 | フェニックス ファイバーグラス インコーポレーティッド | 複合材料からの繊維の分離処理 |
| JPH06298993A (ja) * | 1993-04-15 | 1994-10-25 | Kobe Steel Ltd | 炭素繊維強化複合材料の熱分解処理方法 |
| JPH0781992A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-03-28 | Agency Of Ind Science & Technol | ガラス繊維強化熱硬化性樹脂を補強材とするコンクリート製品及びその製造方法 |
| JPH1150338A (ja) * | 1997-07-29 | 1999-02-23 | Asics Corp | 炭素短繊維の製造方法 |
-
1998
- 1998-01-27 JP JP3049998A patent/JP3580689B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2022254947A1 (ja) * | 2021-06-02 | 2022-12-08 | 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 | 熱可塑性樹脂組成物および成形体 |
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