WO2022050281A1

WO2022050281A1 - プラスチック含有材料の分解方法、無機材料の回収方法、再生炭素繊維、及び再生炭素繊維の製造方法、混紡糸、当該混紡糸を含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット、及びそれらの製造方法、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド、及びその製造方法、並びに炭素繊維強化熱可塑性ペレット

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Publication number: WO2022050281A1
Application number: PCT/JP2021/032002
Authority: WO
Inventors: 真吾乳井; 輝敬豊貞; 智義山本; 竜司野々川; 国飛華; 拓哉村上
Original assignee: 帝人株式会社
Priority date: 2020-09-01
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2022-03-10
Also published as: CN116034130A; US20230323071A1; EP4209538A1; JPWO2022050281A1

Abstract

本開示は、プラスチック含有材料を安定的にかつ効率的に分解することができるプラスチック含有材料の分解方法、及び無機材料の回収方法、並びに再生炭素繊維及び再生炭素繊維の製造方法に関する。また、本開示は、再生炭素繊維を含む混紡糸、当該混紡糸を含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット、及びそれらの製造方法、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド、及びその製造方法、並びに炭素繊維強化熱可塑性ペレットに関する。

Description

プラスチック含有材料の分解方法、無機材料の回収方法、再生炭素繊維、及び再生炭素繊維の製造方法、混紡糸、当該混紡糸を含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット、及びそれらの製造方法、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド、及びその製造方法、並びに炭素繊維強化熱可塑性ペレット

（第１の発明）
　本開示の第１の発明（第１の本発明）は、プラスチック含有材料の分解方法、この分解方法を含む無機繊維の回収方法、再生炭素繊維、及び再生炭素繊維の製造方法に関する。

（第２の発明）
　本開示の第２の発明（第２の本発明）は、再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の混紡糸、並びにこの混紡糸から形成される炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに関する。また、本開示の第２の発明は、それらの製造方法に関する。

（第３の発明）
　本開示の第３の発明（第３の本発明）は、３次元造形に適した、再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の混紡糸を含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドに関する。また、本開示の第３の発明はそれらの製造方法に関する。

（第４の発明）
　本開示の第４の発明（第４の本発明）は、炭素繊維強化樹脂成型物の廃材等を用いて製造される再生炭素繊維を含有する炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに関する。

（第１の本発明について）
　プラスチックを分解する方法、又は繊維強化プラスチック等から強化繊維等を回収する方法として、半導体の熱活性を利用する方法（ＴＡＳＣ法）が知られている。

　特許文献１は、ポリカーボネート等の被分解物を、二酸化チタンなどの半導体粉末の存在下で、空気中において加熱したことを記載している。

　特許文献２は、繊維強化プラスチックからのグラスファイバーの回収方法を開示している。この文献は、半導体粉末としてのＣｒ_２Ｏ_３等と繊維強化プラスチックとをオーブン内で加熱して、グラスファイバーを回収したことを記載している。

　特許文献３は、プラスチック又はプラスチック複合体材料の処理方法を記載している。この方法は、被処理物であるプラスチック又はプラスチック複合体材料の表面にのみ半導体を接触させ、酸素存在下において被処理物を加熱することを含む。この文献は、セラミクス等からなる多孔体（例えばハニカム状支持体）の表面に半導体を担持した基板の上に被処理物を載せて処理することを記載している。

　特許文献４は、プラスチック複合材の分解方法を開示している。この方法は、反応容器内でバンドギャップが４ｅＶ以下である無機酸化物の触媒とプラスチック複合材とを接触させることを含む。この文献は、ハニカム型脱硝触媒（ＴｉＯ_２／Ｖ_２Ｏ_５／ＷＯ_３又はＭｏＯ_３の三元触媒）等を用いて、乾燥空気下でプラスチック複合材を加熱処理したことを記載している。この文献は、プラスチック複合材の表面温度を４８０～６５０℃にすることを記載している。

　炭素繊維含有プラスチック等から炭素繊維を回収する方法として、下記のような熱分解法も知られている（特許文献５～７）。

　特許文献５は、炭素繊維強化プラスチックを原料として再生炭素繊維を製造する方法を開示している。この文献に記載の方法は、炭素繊維強化プラスチックを乾留し炭素繊維の表面に固定炭素を付着させる工程、及び、加熱によって固定炭素の一部を除去して再生炭素繊維を得る工程を含む。

　特許文献６は、炭素繊維強化樹脂から炭素繊維基材を再生炭素繊維束として得る方法を開示している。この方法は、炭素繊維強化樹脂を加熱することによってマトリックス樹脂を熱分解して加熱処理物を得ること、及び、加熱処理物を解砕することを含む。

　特許文献７は、炭素繊維含有樹脂から炭素繊維を回収する方法を開示している。この方法は、炭素繊維含有樹脂を有する対象物を、特定の範囲の酸素濃度下において複数段の熱分解にさらすことを含む。この方法では、対象物が、所定の温度Ｔ（Ｂ１）及び所定の酸素含有量Ｇ（Ｂ１）で実行される第１の熱分解領域Ｂ１、及び、それに続く、所定の温度Ｔ（Ｂ２）及び所定の酸素含有量Ｇ（Ｂ２）で実行される第２の熱分解領域Ｂ２を通過する。酸素含有量Ｇ（Ｂ２）が、酸素含有量Ｇ（Ｂ１）よりも高く、かつ、温度Ｔ（Ｂ２）が、温度Ｔ（Ｂ１）よりも高い。

（第２の本発明について）
　炭素繊維は、比強度・比弾性率に優れ、軽量であるため、熱可塑性樹脂の強化繊維などとして用いられている。炭素繊維強化樹脂複合材料（又は、炭素繊維強化プラスチック、ＣＦＲＰ）は、スポーツ・一般産業用途だけでなく、航空・宇宙用途、自動車用途など、幅広い用途に利用される。

　炭素繊維強化樹脂複合材料の一つの形態として、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットがある。炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、連続炭素繊維を熱可塑性樹脂で被覆処理した樹脂ストランドをカットすることで製造される長繊維強化ペレットと、不連続炭素繊維を熱可塑性樹脂に混錬分散した樹脂ストランドをカットすることで製造される短繊維強化ペレットの２つがある。長繊維強化ペレットは、短繊維強化ペレットと比較して、比較的繊維長の長い炭素繊維を含むことから、射出成形機等に供給されることで、機械物性等が優れる炭素繊維含有製品を製造することができる。

　近年、使用済みの炭素繊維含有製品などから回収される再生炭素繊維への需要が高まっている。再生炭素繊維の多くは、不連続に切断された炭素繊維であり、炭素繊維強化樹脂複合材料などの炭素繊維含有製品の原料として、未使用の連続炭素繊維と同様に取り扱うために、再生炭素繊維から紡績糸を製造する方法が検討されてきた。

　特許文献８は、炭素繊維強化樹脂複合材料のスクラップを９００℃以上の温度にて熱処理することで得られる再生炭素繊維を含む炭化物を、熱可塑性樹脂繊維と混紡して、紡績糸を製造する方法を記載している。

　特許文献９は、炭素繊維強化樹脂複合材料の熱処理で回収される再生炭素繊維ではなく、炭化物を含まない再生炭素繊維を模して、切断された未使用の不連続炭素繊維を、合成繊維と混紡した紡績糸の活用方法を記載している。

　特許文献１０は、熱可塑繊維と混紡せずに、炭素繊維又は再生炭素繊維のみで紡績糸を製造する方法を記載している。

（第３の本発明について）
　従来から、造形対象物を平行な複数の面で切断した断面毎に樹脂を順次積層することによって立体造形を行い、造形対象物の３次元モデルとなる造形物を生成する技術が知られている。このような技術は、３次元造形と呼ばれ、部品試作および製品製造などに利用することができる。３次元造形の方法としては、光硬化性樹脂を用いる光造形法、金属や樹脂の粉末を用いる粉末積層法、樹脂を溶融させて堆積させる溶融堆積法、紙、樹脂シートまたは金属薄板を積層する薄板積層法、液状または粉末状の樹脂や金属を噴射するインクジェット法などが知られている。

　溶融堆積法の例として、特許文献１１に熱可塑性高分子材料を用いる溶融堆積法が開示されている。この技術では、固体状の熱可塑性高分子材料を吐出ヘッドに供給し、上記吐出ヘッドにおいて、上記高分子材料を溶融させ、吐出ヘッドから溶融した高分子材料を吐出し、層状に堆積させることを繰り返す。この技術において使用可能な熱可塑性高分子として、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレン、ポリカーボネート、高衝撃性ポリスチレン、ポリスルホン、ポリスチレン、アクリル系樹脂、アモルファス・ポリアミド、ポリエステル、ナイロン、ＰＥＥＫおよびＡＢＳが例示されている。この方法は特に、比較的低温で溶融して吐出することが可能であり、環境負荷が小さい優位性から、植物由来の熱可塑性ポリエステルであるポリ乳酸が好適に使用される。

　また、樹脂に繊維を含有させた繊維強化樹脂組成物（ＦＲＰ成形品）は、軽量で機械特性に優れるため、航空宇宙用途からスポーツ用途等に至るまで幅広い分野において利用されており、前述の溶融積層法において、溶融した熱可塑性樹脂と繊維とが一体化された繊維樹脂材料を型材に積層し、積層した繊維樹脂材料上にさらに繊維樹脂材料を積層する技術も知られている。(特許文献１２)

　さらに、上述のとおり、近年、使用済みの炭素繊維含有製品などから回収される再生炭素繊維への需要が高まっている。再生炭素繊維の多くは、不連続に切断された炭素繊維であり、炭素繊維強化樹脂複合材料などの炭素繊維含有製品の原料として、未使用の連続炭素繊維と同様に取り扱うために、再生炭素繊維から紡績糸を製造する方法が検討されてきた（上記特許文献８～１０参照）。

（第４の本発明について）
　上述のとおり、炭素繊維は、比強度・比弾性率に優れ、軽量であるため、熱可塑性樹脂の強化繊維などとして用いられている。炭素繊維強化樹脂複合材料（又は、炭素繊維強化プラスチック、ＣＦＲＰ）は、スポーツ・一般産業用途だけでなく、航空・宇宙用途、自動車用途など、幅広い用途に利用される。

　また、上述のとおり、炭素繊維強化樹脂複合材料の一つの形態として、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットがある。炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、連続炭素繊維を熱可塑性樹脂で被覆処理した樹脂ストランドをカット（切断）することで製造される長繊維強化ペレットと、不連続炭素繊維を熱可塑性樹脂に混錬分散した樹脂ストランドをカットすることで製造される短繊維強化ペレットの２つがある。短繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに対して、機械物性は劣るものの安価に製造できる方法として広く採用されている。

　特許文献１３及び特許文献１４は、炭素繊維から溶融混錬によりリサイクル炭素繊維含有複合体を製造する方法を記載している。この方法で用いられる炭素繊維には、炭素繊維強化樹脂複合材料の廃材から熱分解法によって回収され、マトリックス成分が炭化した残留炭素が付着している。

　特許文献１５は、炭素繊維強化複合材料から回収したリサイクル炭素繊維に繊維処理剤を添加し、押出造粒機で円柱状とすることによりフィード性を向上した炭素繊維集合体について記載している。

特開２００５－１３９４４０号公報特開２０１２－２１１２２３号公報特開２０１３－１４６６４９号公報特開２０２０－２８８５０号公報特開２０１３－６４２１９号公報国際公開第２０１８／２１２０１６号特開２０１８－１０９１８４号公報特開２０１８－３５４９２号公報特開２０１８－１２３４３８号公報特開２０２０－９０７３８号公報特表２００５－５３１４３９号公報特表２０１６－５２０４５９号公報特開２０２０－４９８２０号公報特開２０１９－１５５６３４号公報特開２０２１－５５１９８号公報

（第１の本発明）
　従来のプラスチック分解方法では、比較的高温で加熱処理を行うため、エネルギー消費が過大になる場合があった。

　また、半導体の熱活性を用いる従来のプラスチック分解方法では、大気下で加熱処理する際に、過剰な酸化発熱が起こるおそれがあった。過剰な酸化発熱が生じると、温度の正確な制御が困難になるため、特に工業的な規模において、処理の安定性などの面で不適当である場合がある。

　また、酸素濃度を比較的低濃度に制御した場合、従来の半導体を用いない熱分解法では、プラスチックの分解効率が不十分となる場合、又は回収される炭素繊維の物性が低下する場合があった。

　このような背景において、本開示に係る第１の発明は、プラスチック含有材料を安定的にかつ効率的に分解することができるプラスチック含有材料の分解方法、及び無機材料の回収方法を提供することを目的とする。

（第２の本発明）
　使用済みの炭素繊維強化樹脂複合材料を分解し、再生炭素繊維を得る方法には、樹脂成分を、熱処理して分解する方法、溶剤を利用して溶解除去する方法、電気分解する方法等があるが、従来広く普及している方法として、熱処理して分解する方法が挙げられる。

　しかしながら、熱処理して分解する方法で得られる再生炭素繊維を原料として、熱可塑性樹脂繊維との混紡糸を製造できない場合があった。

　本開示の第２の発明は、熱処理して分解する方法で得られる再生炭素繊維を原料として安定的に製造される、熱可塑性樹脂繊維との混紡糸を提供することも目的とする。また、本開示の第２の発明は、その混紡糸から形成される炭素繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレットを提供することも目的とする。

（第３の本発明）
　使用済みの炭素繊維強化樹脂複合材料を分解し、再生炭素繊維を得る方法には、樹脂成分を、熱処理して分解する方法、溶剤を利用して溶解除去する方法、電気分解する方法等があるが、従来広く普及している方法として、熱処理して分解する方法が挙げられる。

　しかしながら、熱処理して分解する方法で得られる再生炭素繊維を原料として、熱可塑性樹脂繊維との混紡糸を製造した場合、炭素繊維強化樹脂複合材料中の樹脂が完全に分解しなかったり、残留炭化物が発生して混紡糸の製造が困難であったり、分解後に得られた繊維の機械物性、特に繊維の強度が分解前の繊維に比べて低下し、この繊維を用いた繊維強化複合材料の成形体の強度も低くなるという課題があった。

　本開示の第３の発明は、熱処理して分解する方法で得られる再生炭素繊維と熱可塑性樹脂とを原料として安定的に製造することができ、特には優れた機械物性を有する３次元造形物の製造に適している、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを提供することも目的とする。

（第４の本発明）
　使用済みの炭素繊維強化樹脂複合材料を分解し、再生炭素繊維を得る方法には、樹脂成分を熱処理して分解する方法（熱分解法）、溶剤を利用して溶解除去する方法、電気分解する方法等があるが、従来広く普及している方法として、熱処理して分解する方法が挙げられる。

　熱処理して分解する方法で得られる従来の再生炭素繊維を用いて短繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造した場合に、十分な補強性能を発揮することが難しかった。

　本開示の第４の本発明は、熱処理して分解する方法で得られる再生炭素繊維を原料として、優れた機械的強度を有する成形品の製造に用いることができる再生炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを提供することを目的とする。

（第１の本発明）
　本件発明者らは、第１の本発明に係る下記の＜態様Ａ１＞～＜態様Ａ１５＞によって、第１の本発明に係る上記の課題が解決されることを見出した。
＜態様Ａ１＞
　プラスチック含有材料を、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスが導入された加熱炉内の雰囲気中において、半導体材料の存在下、第１表面温度まで加熱して、前記プラスチック含有材料中のプラスチックを分解すること、
を含む、プラスチック含有材料の分解方法。
＜態様Ａ２＞
　前記低酸素濃度ガスを、前記プラスチック含有材料の表面温度が３００℃未満である間に前記加熱炉の前記雰囲気中に導入する、態様Ａ１に記載の分解方法。
＜態様Ａ３＞
　前記第１表面温度が、３００℃～６００℃である、態様Ａ１又はＡ２に記載の分解方法。
＜態様Ａ４＞
　前記低酸素濃度ガスが、空気及び希釈ガスの混合ガスである、態様Ａ１～Ａ３のいずれか一項に記載の分解方法。
＜態様Ａ５＞
　前記希釈ガスが、過熱水蒸気を含む、態様Ａ４に記載の分解方法。
＜態様Ａ６＞
　前記プラスチック含有材料と前記半導体材料とが、５０ｍｍ以下の距離で互いに離れて配置されている、態様Ａ１～Ａ５のいずれか一項に記載の分解方法。
＜態様Ａ７＞
　前記プラスチック含有材料と前記半導体材料とが、互いに接触して配置されている、態様Ａ１～Ａ５のいずれか一項に記載の分解方法。
＜態様Ａ８＞
　前記第１表面温度での加熱処理に供された前記プラスチック含有材料を、半導体材料の存在下、酸素濃度１０体積％以上の雰囲気中において加熱することを含む、態様Ａ１～Ａ７のいずれか一項に記載の分解方法。
＜態様Ａ９＞
　前記半導体材料が、酸化物半導体材料である、態様Ａ１～Ａ８のいずれか一項に記載の分解方法。
＜態様Ａ１０＞
　前記プラスチック含有材料が、プラスチック及び無機材料を含有しており、かつ
　態様Ａ１～Ａ９のいずれか一項に記載の分解方法によって前記プラスチック含有材料中の前記プラスチックを分解して、前記無機材料を回収することを含む、
無機材料の回収方法。
＜態様Ａ１１＞
　前記無機材料と共に回収される前記プラスチック由来の残留炭素が、前記無機材料の５重量％以下である、態様Ａ１０に記載の方法。
＜態様Ａ１２＞
　前記プラスチック含有材料が、前記無機材料として炭素繊維を含有している炭素繊維強化プラスチックである、態様Ａ１０又はＡ１１に記載の方法。
＜態様Ａ１３＞
　回収される前記炭素繊維が、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有する、態様Ａ１２に記載の方法。
＜態様Ａ１４＞
　３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有する、再生炭素繊維。
＜態様Ａ１５＞
　プラスチック含有材料を、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスが導入された加熱炉内の雰囲気中において、半導体材料の存在下、第１表面温度まで加熱して、前記プラスチック含有材料中のプラスチックを分解すること、
を含み、
　ここで、前記プラスチック含有材料が、炭素繊維を含有している炭素繊維強化プラスチックである、
　３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有する再生炭素繊維の製造方法。

（第２の本発明）
　本開示の第２の発明に係る下記の＜態様Ｂ１＞～＜態様Ｂ１０＞によれば、第２の本発明に係る上記の課題を解決することができる：
＜態様Ｂ１＞
　再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含む混紡糸であって、
　前記再生炭素繊維が、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有すること、並びに
　前記再生炭素繊維が、残留炭素成分を含み、前記残留炭素成分の含有量が、前記再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下であること、
　を特徴とする、混紡糸。
＜態様Ｂ２＞
　前記再生炭素繊維の含有量が、前記混紡糸に対して、５０重量％超９８重量％以下である、態様Ｂ１に記載の混紡糸。
＜態様Ｂ３＞
　前記再生炭素繊維及び前記熱可塑性樹脂繊維の平均長さが、それぞれ、２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である、態様Ｂ１又はＢ２に記載の混紡糸。
＜態様Ｂ４＞
　前記混紡糸に含有される前記熱可塑性樹脂繊維が、ポリオレフィン樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、ポリアミド樹脂繊維、ポリエーテルケトン樹脂繊維、ポリカーボネート樹脂繊維、フェノキシ樹脂繊維、及びポリフェニレンスルフィド樹脂繊維、並びにこれらの混合物から選択される、態様Ｂ１～Ｂ３のいずれか一項に記載の混紡糸。
＜態様Ｂ５＞
　芯鞘構造を有しており、
　態様Ｂ１～Ｂ４のいずれか一項に記載の前記混紡糸が芯成分であること、及び
　熱可塑性樹脂が鞘成分であること、
を特徴とする、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
＜態様Ｂ６＞
　前記鞘成分としての前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノキシ樹脂、及びポリフェニレンスルフィド樹脂、並びにこれらの混合物から選択される、態様Ｂ５に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
＜態様Ｂ７＞
　前記鞘成分としての前記熱可塑性樹脂の融点Ｔ０（℃）が、前記混紡糸に含有される前記熱可塑性樹脂繊維の融点Ｔ１（℃）よりも低く、Ｔ１－Ｔ０＞１０を満たすことを特徴とする、態様Ｂ５又はＢ６に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
＜態様Ｂ８＞
　カット長が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、態様Ｂ５～Ｂ７のいずれか一項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
＜態様Ｂ９＞
　炭素繊維含有プラスチック製品に含有されるプラスチック成分を半導体熱活性法によって分解して、再生炭素繊維を製造すること、及び
　前記再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とを混紡すること、
　を含む、混紡糸の製造方法。
＜態様Ｂ１０＞
　態様Ｂ９に記載の方法によって得られた混紡糸を、熱可塑性樹脂で被覆することを含む、芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。

（第３の本発明）
　本開示の第３の発明に係る下記の＜態様Ｃ１＞～＜態様Ｃ８＞によれば、第３の本発明に係る上記の課題を解決することができる：
＜態様Ｃ１＞
　再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含む混紡糸を含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドであって、
　前記再生炭素繊維が、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有すること、並びに
　前記再生炭素繊維が、残留炭素成分を含み、前記残留炭素成分の含有量が、前記再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下であること、
　を特徴とする、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド。
＜態様Ｃ２＞
　前記再生炭素繊維の含有量が、前記混紡糸に対して、５０重量％超９８重量％以下である、態様Ｃ１に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド。
＜態様Ｃ３＞
　前記再生炭素繊維及び前記熱可塑性樹脂繊維の平均長さが、それぞれ、２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である、態様Ｃ１又はＣ２に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド。
＜態様Ｃ４＞
　前記熱可塑性樹脂繊維が、ポリオレフィン樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、ポリアミド樹脂繊維、ポリエーテルケトン樹脂繊維、ポリカーボネート樹脂繊維、フェノキシ樹脂繊維、及びポリフェニレンスルフィド樹脂繊維、並びにこれらの混合物から選択される、態様Ｃ１～Ｃ３のいずれか一項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド。
＜態様Ｃ５＞
　芯鞘構造を有しており、
　前記混紡糸が芯成分であること、及び
　熱可塑性樹脂が鞘成分であること、
を特徴とする、態様Ｃ１～Ｃ４のいずれか一項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド。
＜態様Ｃ６＞
　前記鞘成分としての前記熱可塑性樹脂の融点Ｔ０（℃）が、前記混紡糸に含有される前記熱可塑性樹脂繊維の融点Ｔ１（℃）よりも低く、かつ、Ｔ１－Ｔ０＞１０を満たすことを特徴とする、態様Ｃ５に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド。
＜態様Ｃ７＞
　炭素繊維含有プラスチック製品に含有されるプラスチック成分を半導体熱活性法によって分解して、再生炭素繊維を製造すること、及び
　前記再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とを混紡することによって混紡糸を製造すること
を含む、態様Ｃ１～Ｃ６のいずれか一項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを製造する方法。
＜態様Ｃ８＞
　態様Ｃ１～Ｃ６のいずれか一項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを用いて、溶融堆積法によって３次元造形物を製造する方法。

（第４の本発明）
　本開示の第４の発明に係る下記の＜態様Ｄ１＞～＜態様Ｄ７＞によれば、第４の本発明に係る上記の課題を解決することができる：
〈態様Ｄ１〉
　再生炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットであって、
　前記再生炭素繊維が、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有すること、並びに
　前記再生炭素繊維が、残留炭素成分を含み、前記残留炭素成分の含有量が、前記再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下であること、
を特徴とする、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
〈態様Ｄ２〉
　前記再生炭素繊維の含有量が前記炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに対して５重量％以上５０重量％未満である、態様Ｄ１に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
〈態様Ｄ３〉
　前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノキシ樹脂、及びポリフェニレンスルフィド樹脂、並びにこれらの混合物から選択される、態様Ｄ１又はＤ２に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
〈態様Ｄ４〉
　長手方向の長さが３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、態様Ｄ１～Ｄ３のいずれか一項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
〈態様Ｄ５〉
　前記炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット中に含まれる前記再生炭素繊維の残存平均繊維長が３００μｍ以上であることを特徴とする態様Ｄ１～Ｄ４のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
〈態様Ｄ６〉
　引張強度が９０ＭＰａ以上、曲げ強度が１４０ＭＰａ以上、曲げ弾性率が７１００ＭＰａ以上である成形品を製造するために用いられることを特徴とする、態様Ｄ１～Ｄ５のいずれか一項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
〈態様Ｄ７〉
　前記炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット中の前記再生炭素繊維に関して、３００μｍ以下の単繊維の出現頻度が、４０％以下であることを特徴とする、態様Ｄ１～Ｄ６のいずれか一項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。

　（第１の本発明）
　本開示に係る第１の発明によれば、プラスチック含有材料を安定的にかつ効率的に分解することができるプラスチック含有材料の分解方法を提供することができる。

　また、本開示に係る第１の発明によれば、プラスチック及び無機材料を含むプラスチック複合材料から、効率的に無機材料を回収することができる。

　（第２の本発明）
　本開示の第２の発明によれば、熱処理して分解する方法で得られる再生炭素繊維を原料として安定的に製造される、熱可塑性樹脂繊維との混紡糸を提供することができる。また、本開示の第２の発明によれば、その混紡糸から形成される炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを提供することができる。

（第３の本発明）
　本開示の第３の発明によれば、熱処理して分解する方法で得られる再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とを原料として安定的に製造することができ、特には優れた機械物性を有する３次元造形物の製造に適している、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを提供することができる。

（第４の本発明）
　本開示の第４の発明によれば、熱処理して分解する方法で得られる再生炭素繊維を原料として、優れた機械的特性を有する成形品の製造に用いることができる再生炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを提供することができる。

　特には、本開示の第４の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットによれば、ヴァージン炭素繊維（再生炭素繊維ではない通常の炭素繊維）を原料として製造される炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットから製造される成形品と同等の機械的強度を有する成形品を、製造することができる。

図１は、本開示の第１の発明に係る分解方法を説明するための概念的な断面図である。図２は、本開示の第１の発明に係る分解方法の１つの実施態様を模式的に示す断面概略図である。図３は、加熱処理前のＣＦＲＰ板の写真である。図４は、実施例１－４に係る処理を経た後のＣＦＲＰ板の写真である。図５は、比較例１－２に係る処理を経た後のＣＦＲＰ板の写真である。図６は、本開示の第２の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット、及び本開示の第２の発明に係るペレットを製造する過程で用いられる炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの模式的な概略図である。図７は、本開示の第３の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの模式的な概略図である。

（第１の本発明）
≪プラスチック含有材料の分解方法≫
　本開示の第１の発明に係るプラスチック含有材料の分解方法は、
　プラスチック含有材料を、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスが導入された加熱炉内の雰囲気中において、半導体材料の存在下、第１表面温度まで加熱して、プラスチック含有材料中のプラスチックを分解すること、
を含む。

　図１は、第１の本発明に係る分解方法を説明するための概念的な断面図である。第１の本発明に係るプラスチック含有材料の分解機構について、以下に説明する。なお、理論によって本発明を制限する意図はない。

　酸素雰囲気下で半導体材料１１を加熱すると、半導体材料１１中に正孔ｈ^＋及び電子ｅ^－が発生し、この電子ｅ^－が雰囲気中の酸素Ｏ_２と反応してＯ_２ ^－ラジカル（活性酸素）が発生すると考えられる。そして、半導体材料１１に隣接して配置されているプラスチック含有材料１２において、ラジカル伝播が起こり、プラスチック含有材料１２が、低分子成分へと分解され、さらに、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ、ＣＨ_４等の分解ガスへと酸化分解される。ラジカルは、プラスチックから水素を引き抜くことによって、プラスチックの酸化分解を促進すると考えられる。

　半導体材料を用いることによって、半導体材料を用いない場合と比較して、プラスチックの分解のために導入する熱を低減することができ、結果として、エネルギー消費量を低減することができる。

　従来の半導体の熱活性に基づくプラスチック分解法は、加熱処理の過程で過剰な酸化発熱が起こる場合があった。従来の方法では、酸素濃度が制御されていない大気中で加熱処理を行っていたため、過剰なラジカルが発生し、結果として、過剰な酸化発熱が起こっていたと考えられる。

　これに対して、本件発明者らは、半導体材料の存在下であっても、酸素濃度を比較的低い値とすることによって、過剰な酸化発熱を抑制しつつ効率的にプラスチックを熱処理することができることを見出した。

　特に、プラスチックの加熱分解における初期段階では、プラスチックの量が比較的多いことに起因して、過剰な酸化発熱が発生するおそれが高い。これに対して、本開示の第１の発明に係る方法によれば、比較的低い酸素濃度で効率的に加熱処理を行うので、分解の初期段階であっても、過剰な酸化発熱の発生を抑制することができる。

　したがって、本開示の第１の発明に係る方法によれば、半導体材料の存在下で加熱処理を行うので、比較的低い酸素濃度でも良好な分解効率を得ることができ、かつ、加熱炉における酸素濃度を比較的低い値とすることによって、過剰な酸化発熱を抑制し、安定性が向上した分解処理を達成することが可能となっている。

　本開示の第１の発明に係る分解法について、例示的な実施態様を描写した図面を参照して説明する。

　図２は、本開示の第１の発明に係る分解方法の１つの実施態様を模式的に示す断面図である。図２に示されている加熱炉２０は、熱源（ヒーター）２３、ガス供給部２４、排気口２５、及び内部空間２６を有している。加熱炉２０の内部空間２６に、多孔性の担体２１が配置されており、半導体材料が、担体２１の表面に担持されている。図２の実施態様では、プラスチック含有材料２２が、この担体２１に接触して配置されている。

　加熱炉２０の内部空間２６の雰囲気の温度を、加熱炉２０の熱源（ヒーター）２３を介して制御し、それにより、プラスチック含有材料２２の表面温度が特定の温度になるようにすることができる。プラスチック含有材料２２の表面から５ｍｍ以内に配置された温度センサー２７を介して、プラスチック含有材料２２の表面温度を計測することができる。

　酸素濃度１０体積％未満の低酸素濃度ガスを、ガス供給部２４を通じて、加熱炉２０の内部空間２６に導入する。炉内容量に応じて低酸素濃度ガスの導入速度を設定することによって、加熱炉２０内の雰囲気の酸素濃度を制御することができる。低酸素濃度ガスは、例えば、加熱炉に設けられたガス供給部を介して加熱炉内に押し込むことができ、又は、排気口２５に吸引圧を適用することによって、加熱炉内に吸引することができる。

　低酸素濃度ガスは、例えば、空気と窒素ガスとの混合ガスである。空気と窒素ガスとの割合を選択することによって、加熱炉内の酸素濃度を制御することができる。

　低酸素濃度ガスの導入によって酸素濃度を１０体積％未満に制御した雰囲気中において、プラスチック含有材料を、第１表面温度、例えば、３００℃～６００℃の第１表面温度まで加熱する。これによって、プラスチック含有材料２２に含有されるプラスチックが、水蒸気、二酸化炭素、及びメタンなどの分解ガスへと分解され、分解ガスが、加熱炉２０の排気口２５から排出される。

　上記の酸素濃度１０体積％未満での加熱処理の後で、酸素濃度を１０体積％以上に上昇させた加熱処理を、さらに行うことができる。

　また、加熱処理後に、プラスチック含有材料に含まれていた無機材料を回収することができる。

　以下で、本開示の第１の発明に係る分解方法についてより詳細に説明する。

＜プラスチック含有材料＞
　プラスチック含有材料は、プラスチックを含有する。プラスチック含有材料は、プラスチック材料又はプラスチック複合材料であってよい。

　プラスチック含有材料に含有されるプラスチックとしては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂が挙げられる。

　プラスチック含有材料に含有される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリ乳酸（ＰＬＡ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、メタクリル樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂、ポリアセタール樹脂、石油樹脂、ＡＳ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリブテン（ＰＢ）樹脂、フッ素樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂が挙げられる。

　プラスチック含有材料に含有される熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、ウレタンフォーム樹脂、ポリウレタン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ビニルエステル樹脂、シアネート樹脂が挙げられる。

　プラスチック含有材料は、上記の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含有することができる。

（プラスチック複合材料）
　プラスチック含有材料は、特には、プラスチック複合材料である。プラスチック複合材料は、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｔｉｃ）である。繊維強化プラスチックに含有される強化繊維としては、ガラス繊維（グラスファイバー）、アラミドファイバー、及び炭素繊維（カーボンファイバー）が挙げられる。

（炭素繊維強化プラスチック）
　プラスチック複合材料は、特には、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの炭素繊維含有プラスチック製品である。炭素繊維強化プラスチックは、プラスチック及び炭素繊維（炭素繊維材料）を含有する。炭素繊維強化プラスチックは、他の部材及び／又は材料（例えば、炭素繊維以外の強化繊維、樹脂成型品、金属、セラミックスなど）を含んでいてもよい。

　炭素繊維としては、特に限定されないが、ＰＡＮ系炭素繊維、及びピッチ系炭素繊維が挙げられる。炭素繊維は、１種であってもよく、２種以上から構成されるものであってもよい。

　炭素繊維強化プラスチックに含有される炭素繊維は、任意の形態であってよく、例えば、炭素繊維束、炭素繊維束から形成される織物、又は炭素繊維の不織布であってよい。

＜低酸素濃度ガスの導入＞
　本開示の第１の発明に係る方法では、
　酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスを、加熱炉の雰囲気中に導入する。

　好ましくは、加熱炉の雰囲気中に導入される低酸素濃度ガスの酸素濃度が、０体積％超、１体積％以上、２体積％以上、３体積％以上、若しくは４体積％以上、かつ／又は、９体積％以下、８体積％以下、若しくは７体積％以下である。

　加熱炉に低酸素濃度ガスを導入するタイミングは、プラスチック含有材料に含有されるプラスチックの種類、及び当該プラスチックの分解が開始される表面温度などに応じて決定することができる。また、加熱炉に低酸素濃度ガスを導入するタイミングは、プラスチック含有材料の自己発熱に関して事前に取得したデータに基づいて決定することができる。

　本開示の第１の発明に係る好ましい１つの実施態様では、加熱炉内に保持されているプラスチック含有材料の表面温度が３００℃未満である間に、低酸素濃度ガスを、加熱炉の前記雰囲気中に導入する。

　さらに好ましくは、加熱炉内に保持されているプラスチック含有材料の表面温度が２５０℃以下、２００℃以下、又は１５０℃以下である間に、加熱炉の雰囲気中に、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスを、導入する。なお、加熱炉の雰囲気中に酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスを導入する際の、加熱炉内に保持されているプラスチック含有材料の表面温度の下限は、特に限定されないが、例えば、０℃以上、１０℃以上、２０℃以上、又は室温以上であってよい。

　さらに好ましくは、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスを、加熱炉の雰囲気中に導入し、特には表面温度が３００℃未満のプラスチック含有材料を保持している加熱炉の雰囲気中に導入し、それによって、加熱炉内の雰囲気の酸素濃度を１０体積％未満にする。

　さらに好ましくは、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスを、加熱炉の雰囲気中に導入し、特には表面温度が３００℃未満のプラスチック含有材料を保持している加熱炉の雰囲気中に導入し、それによって、加熱炉内の雰囲気中の酸素濃度を、０体積％超、１体積％以上、２体積％以上、３体積％以上、若しくは４体積％以上、かつ／又は、９体積％以下、８体積％以下、若しくは７体積％以下に、制御する。

　加熱炉内の酸素濃度は、酸素濃度計（酸素モニター）によって直接測定することもでき、又は、炉内容積及び炉内へのガス導入量に基づいて決定することもできる。加熱炉内の酸素濃度は、好ましくは、加熱処理の間にわたる平均酸素濃度である。

　炉内への低酸素濃度ガスの導入は、例えば、加熱炉に設けられたガス供給部を介して低酸素濃度ガスを炉内に押し込むことによって行うことができ、又は、炉に設けられた吸引口（又は排気口）から吸引を行い、それによって、吸引口とは異なる場所に設けられたガス供給部からガスが炉内に流入するようにすることによって、行うことができる。加熱炉のガス供給部は、例えば、開口部を有してよく、かつ／又は、ガス透過性材料を有してよい。

　炉内へのガスの導入量は、分解される樹脂（例えばエポキシ樹脂）の単位樹脂量に基づき、加熱炉の容量及び所望の酸素濃度などに応じて設定することができる。

　例えば、単位樹脂量あたりの炉内へのガス導入量は、１～１０００（Ｌ／ｍｉｎ）／ｋｇ以下の範囲で、好ましくは２～７００（Ｌ／ｍｉｎ）／ｋｇ以下の範囲で決定することができる。また、決定されるガス導入量及び使用する加熱炉の容積に基づいて、導入されたガスによって炉内の雰囲気が置換される時間を、決定することができる。

　特には、炉内容量に対する低酸素濃度ガスの導入量を設定し、それにより、加熱炉内に保持されているプラスチック含有材料の表面温度が３００℃未満である間に、加熱炉内の雰囲気が、導入された低酸素濃度ガスによって置換されるようにすることができる。

　加熱炉内に導入される低酸素濃度ガスは、希釈ガスを含むことができ、特には、空気と希釈ガスとの混合ガスである。希釈ガスとしては、例えば、窒素ガス、炭酸ガス、水蒸気、及び過熱水蒸気が挙げられる。なお、過熱水蒸気は、沸点以上の温度に加熱された水蒸気である。過熱水蒸気は、被分解対象物への伝熱性が比較的高いという利点を有する。

（加熱炉）
　加熱炉は、燃焼炉又は電気炉であってよい。加熱炉は、例えば、プラスチック含有材料及び半導体材料を収容するための内部空間、加熱炉内の雰囲気を加熱するための熱源（ヒーター）、加熱炉内に低酸素濃度ガスを導入するためのガス供給部、分解ガスを排出するための排気口、及び、随意に、加熱炉内部に吸引圧を付与するための吸引口を有することができる。なお、１つの構造を、排気口及び吸引口として使用することもできる。排気口及び／又は吸引口として、例えば、加熱炉に設けられた１又は複数の開口部を用いることができる。

（表面温度）
　プラスチック含有材料の「表面温度」は、加熱処理中のプラスチック含有材料の周囲５ｍｍ以内における温度を計測することによって、決定することができる。

　プラスチック含有材料の表面温度は、例えば、加熱炉の熱源を介して加熱炉内の温度を制御することによって制御することができ、かつ／又は、低温ガスを加熱炉内に導入すること、及び／若しくは、酸素濃度を下げて酸化発熱を抑制することによって、制御することができる。

　また、プラスチック含有材料の表面から５ｍｍ以内に配置された温度センサーを介してプラスチック含有材料の表面温度を計測し、この計測値を加熱炉の熱源にフィードバックすることによって、さらに精度高く、表面温度を制御することもできる。

　さらには、例えば、加熱炉内の温度及び／又は熱源の出力と、センサーで計測された表面温度との相関に関するデータをあらかじめ取得しておき、このデータに基づいて、加熱処理を行ってもよい。

＜加熱処理＞
　本開示の第１の発明に係る方法は、
　プラスチック含有材料を、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスが導入された加熱炉内の雰囲気中において、半導体材料の存在下、第１表面温度まで加熱して、プラスチック含有材料中のプラスチックを分解すること、
を含む。

　好ましくは、この加熱処理は、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスが導入されることによって酸素濃度が１０体積％未満となった雰囲気中で行い、特には、０体積％超、１体積％以上、２体積％以上、３体積％以上、若しくは４体積％以上の酸素濃度下で行い、かつ／又は、９体積％以下、８体積％以下、若しくは７体積％以下の酸素濃度下で行う。

（第１表面温度）
　「第１表面温度」は、プラスチック含有材料の表面温度である。「第１表面温度」は、上記の「表面温度」と同様に、加熱処理中のプラスチック含有材料の周囲５ｍｍ以内における温度を計測することによって決定することができる。

　第１表面温度は、３００℃以上、３２５℃以上、若しくは３５０℃以上であってよく、かつ／又は、６００℃以下、５５０℃以下、５００℃以下、若しくは４５０℃以下であってよい。第１表面温度は、例えば、３００℃～６００℃、３００℃～５５０℃、３００℃～５００℃、又は３００℃～４５０℃である。

　第１表面温度が上記の範囲未満であると、プラスチックの分解が起こらないことがある。また、第１表面温度が上記の範囲を超えると、プラスチック含有材料が炭素繊維等の有価物を含有する場合に、酸素存在下での加熱に伴う炭素繊維等の有価物の劣化及び／又は焼失が顕著となることがある。第１表面温度を比較的低温とすることによって、過剰な酸化発熱を抑制する効果が、さらに高まる。

　本開示の第１の発明の好ましい実施態様では、酸素濃度１０体積％未満での加熱処理の間に、第１表面温度を、４５０℃以上の温度にする。加熱温度が比較的低い場合には、プラスチック含有材料の表面に生成した炭化物によってプラスチックのさらなる分解が抑制される場合があるが、表面温度を４５０℃以上の温度にすることによって、比較的酸素濃度が低くても炭化物を除去することができる。そのため、プラスチックの分解効率をさらに向上することが可能となる。

　好ましくは、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガス導入下での加熱処理を、所定の時間にわたって行う。この所定の時間は、１分～６００分であってよく、好ましくは３０分～３００分、さらに好ましくは６０分～１８０分である。なお、加熱炉の温度が３００℃に達した時点、又はプラスチックの分解の開始が確認された時点を、上記「所定の時間」の始点とすることができる。

（半導体材料）
　半導体材料は、プラスチック含有材料と一緒に加熱炉内に配置してもよく、又は、あらかじめ半導体材料を加熱炉内に配置し、その後に、プラスチック含有材料を、半導体材料に隣接させて若しくは接触させて、配置してもよい。

　本開示の第１の発明に係る１つの実施態様では、加熱処理を受けるプラスチック含有材料と半導体材料とを、５０ｍｍ以下の距離で互いに離して配置する。この目的のために、例えば、プラスチック含有材料と半導体材料との間に配置されるスペーサを用いることができる。なお、この場合、当該距離の下限は特に限定されないが、０ｍｍ超、１ｍｍ超、５ｍｍ超、又は１０ｍｍ超であってよい。

　プラスチック含有材料と半導体材料との間の距離は、両者が最も近接している場所において計測することができる。

　また、本開示の第１の発明に係る好ましい別の実施態様では、加熱処理を受けるプラスチック含有材料と半導体材料とを、互いに接触して配置する。

　プラスチック含有材料と半導体材料との接触の様式は、特に制限されない。例えば、半導体材料の上にプラスチック含有材料を配置することによって、両者を接触させることができる。また、担体の表面に担持された半導体材料の上に、プラスチック含有材料を配置してもよい。さらには、プラスチック含有材料の少なくとも一部又は全体を半導体材料で取り囲むこと又は覆うことによって、両者を接触させることもできる。

　半導体材料は、本発明の温度及び酸素濃度において安定であれば特に限定されない。半導体材料は、例えば、下記の物質からなる群から選択される少なくとも１つを含有する：
　ＢｅＯ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，ＣｅＯ_２，ＴｈＯ_２，ＵＯ_３，Ｕ_３Ｏ_８，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｖ_２Ｏ_５，Ｙ_２Ｏ_３，Ｙ_２Ｏ_２Ｓ，Ｎｂ_２Ｏ_５，Ｔａ_２Ｏ_５，ＭｏＯ_３，ＷＯ_３，ＭｎＯ_２，Ｆｅ_２Ｏ_３，ＭｇＦｅ_２Ｏ_４，ＮｉＦｅ_２Ｏ_４，ＺｎＦｅ_２Ｏ_４，ＺｎＣｏ_２Ｏ_４，ＺｎＯ，ＣｄＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＭｇＡｌ_２Ｏ_４，ＺｎＡｌ_２Ｏ_４，Ｔｌ_２Ｏ_３，Ｉｎ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＳｎＯ_２，ＰｂＯ_２，ＵＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３，ＭｇＣｒ_２Ｏ_４，ＦｅＣｒＯ_４，ＣｏＣｒＯ_４，ＺｎＣｒ_２Ｏ_４，ＷＯ_２，ＭｎＯ，Ｍｎ_３Ｏ_４，Ｍｎ_２Ｏ_３，ＦｅＯ，ＮｉＯ，ＣｏＯ，Ｃｏ_３Ｏ_４，ＰｄＯ，ＣｕＯ，Ｃｕ_２Ｏ，Ａｇ_２Ｏ，ＣｏＡｌ_２Ｏ_４，ＮｉＡｌ_２Ｏ_４，Ｔｌ_２Ｏ，ＧｅＯ，ＰｂＯ，ＴｉＯ，Ｔｉ_２Ｏ_３，ＶＯ，ＭｏＯ_２，ＩｒＯ_２，ＲｕＯ_２，ＣｄＳ、ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ、Ｃｕ_２Ｏ、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_３、及びＣｏＣｒＯ_４。

　好ましくは、半導体材料が、酸化物半導体材料である。好ましい酸化物半導体材料としては、酸化クロム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化鉄、及び酸化銅が挙げられる。

　半導体材料の形態は特に制限されず、例えば、板状、粒状、又はハニカム形状であってよい。プラスチックの分解を促進させる観点からは、半導体材料が、通気性を有する担体の表面に担持されていることが好ましい。通気性を有する担体は、セラミクス等からなる多孔体、ハニカム状支持体などであってよい。半導体材料は、半導体の焼結体であってもよい。

＜二段階加熱＞
　本開示に係る第１の発明の１つの好ましい実施態様に係る熱処理方法は、
　第１表面温度での加熱処理に供されたプラスチック含有材料を、半導体材料の存在下、酸素濃度１０体積％以上の雰囲気中において加熱すること、
を含む。

　酸素濃度１０体積％以上での加熱処理は、好ましくは、１０体積％超、１２体積％以上、１５体積％以上、若しくは２０体積％以上の酸素濃度下で行われ、かつ／又は、３０体積％以下、若しくは２５体積％以下の酸素濃度で行われる。

　二段階加熱としても言及されるこの態様では、比較的低い酸素濃度で加熱処理されたプラスチック含有材料に対して、増加した酸素濃度の下で、さらに加熱処理を行う。

　プラスチックの加熱分解における初期段階では、プラスチックの量が比較的多いことに起因して、過剰な酸化発熱が発生するおそれが高い。これに対して、二段階加熱を伴う上記の実施態様では、比較的低い酸素濃度で行われる加熱処理の後で、酸素濃度を上昇させた加熱処理を行う。すなわち、プラスチックの分解が進んでプラスチック量が低減された段階で酸素濃度を高めた加熱を行うので、過剰な酸化発熱の発生を抑制することができる。

　また、比較的低い酸素濃度での加熱処理では、プラスチックの一部が気化せずに炭化物として残留する場合がある。これに対して、二段階加熱を伴う上記の実施態様では、酸素濃度を上昇させてさらに加熱処理を行うので、残留した炭化物を効率的に分解・除去することができ、結果として、分解効率をさらに向上させることができる。

　酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガス導入下での加熱処理、及び酸素濃度１０体積％以上での加熱処理は、同一の加熱炉内において連続的に行うことができる。すなわち、例えば、プラスチック含有材料を第１表面温度まで加熱した後で、同じ加熱炉において、酸素濃度を１０体積％以上に上昇させ、さらに加熱処理を行うことができる。従来のプラスチック分解法では、バッチ処理に続いて処理対象物の細断等の処理を行う必要があったが、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガス導入下での加熱処理、及び酸素濃度１０体積％以上での加熱処理を同一の加熱炉内において連続的に行うことによって、工程数を省くことが可能となる。

　酸素濃度１０体積％以上の雰囲気は、例えば、酸素濃度１０体積％以上の高酸素濃度ガスを加熱炉内に導入することによって形成することができ、特には、加熱炉に空気及び／又は酸素ガスを導入することによって、形成することができる。高酸素濃度ガスの酸素濃度は、１０体積％超、１２体積％以上、１５体積％以上、若しくは２０体積％以上であってよく、かつ／又は、３０体積％以下、若しくは２５体積％以下であってよい。

　酸素濃度１０体積％以上での加熱処理では、第１表面温度での加熱処理で用いた半導体材料を、使用することができる。

（第２表面温度）
　特には、第１表面温度での加熱処理に供されたプラスチック含有材料を、半導体材料の存在下、酸素濃度１０体積％以上の雰囲気中において、第２表面温度まで加熱する。

　「第２表面温度」は、処理対象であるプラスチック含有材料の表面温度である。「第２表面温度」は、上記の「表面温度」及び「第１表面温度」と同様に、加熱処理中のプラスチック含有材料の周囲５ｍｍ以内における温度を計測することによって決定することができる。

　第２表面温度は、４００℃～６００℃の範囲であってよい。さらに好ましくは、第２表面温度は、４２５℃～５７５℃、又は４５０℃～５５０℃である。

　第２表面温度が上記の範囲未満であると、分解効率の向上が見られないことがある。また、第２表面温度が上記の範囲を超えると、プラスチック含有材料が炭素繊維等の有価物を含有する場合に、酸素存在下での加熱に伴う炭素繊維等の有価物の劣化及び／又は焼失が顕著となることがある。

　第２表面温度は、第１表面温度と実質的に同じ温度であってよい。

　また、第２表面温度が、第１表面温度以上であってもよく、又は、第１表面温度よりも、少なくとも５℃、少なくとも１０℃、少なくとも２５℃、少なくとも５０℃、若しくは少なくとも７５℃高くてよい。第１表面温度と第２表面温度との間の差の上限は、特に限定されないが、例えば、２００℃以下、又は１００℃以下であってよい。

　酸素濃度１０体積％以上での加熱処理を、所定の時間にわたって行うことができる。この所定の時間は、例えば、１分～６００分、６０分～３６０分、又は９０分～３００分であってよい。

＜用途＞
　本開示の第１の発明に係るプラスチック含有材料の分解方法によれば、広範囲な種類のプラスチックを効率的に気化分解することができる。また、本開示の第１の発明に係る分解方法は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、排煙、粒子状物質（ＰＭ）などにも適用可能であり、排ガス処理にも利用することができる。

≪無機材料又は金属材料の回収方法≫
＜無機材料の回収方法＞
　本開示の第１の発明は、プラスチック複合材料に含有される無機材料を回収する方法にも関する。

　本開示の第１の発明に係る回収方法の１つの実施態様では、プラスチック複合材料であるプラスチック含有材料が、プラスチック及び無機材料を含有しており、この回収方法が、
　本開示の第１の発明に係る分解方法によってプラスチック含有材料中のプラスチックを分解して、無機材料を回収すること、
を含む。
　なお、本開示の第１の発明に係る回収方法で用いることができる分解方法及びその詳細については、プラスチック含有材料の分解方法に関する上記の記載を参照することができる。

　既述のとおり、本開示の第１の発明に係る分解方法によれば、効率的にプラスチックを分解することができる。したがって、本開示の第１の発明に係る回収方法によれば、プラスチック複合材料に含有されるプラスチックを効率的にかつ選択的に分解することができるため、良好な物性を有する無機材料を効率的に回収することができる。

　また、本開示の第１の発明に係る回収方法では、プラスチック複合材料を破砕することなく、無機材料を回収することができる。なお、プラスチック複合材料を破砕することは、特に排除されず、随意に破砕を行うことができる。

　さらに、プラスチック複合材料から無機材料を回収する場合には、回収される無機材料の品質を維持する観点から、無機材料への加熱処理の影響をできる限り抑制する必要がある。この点、本開示の第１の発明に係る分解方法では、比較的低い酸素濃度によって過剰な酸化発熱が抑制されている。そのため、本開示の第１の発明に係る回収方法によれば、比較的良好な物性を有する無機材料を回収することが可能となる。

（二段階加熱）
　本開示の第１の発明に係る回収方法の別の実施態様では、プラスチック複合材料としてのプラスチック含有材料を、二段階加熱に供する。すなわち、プラスチック複合材料を、（酸素濃度１０％未満である）低酸素濃度ガス導入下での加熱、及び、それに続く、酸素濃度１０体積％以上での加熱処理に供することによって、プラスチックを分解して、無機材料を回収する。

　無機材料を回収する場合には、過剰な酸化発熱による無機材料の物性劣化を抑えることが望ましく、さらに、プラスチックが炭化して無機材料に付着して残留することによる無機材料の物性劣化も抑えることが好ましい。この点、プラスチック複合材料を二段階加熱に供する態様では、過剰な酸化発熱が発生しやすい初期段階で比較的低酸素濃度にしていることで、過剰な酸化発熱に起因する無機材料の物性劣化が抑制されている。さらに、その後に、酸素濃度を上昇させた加熱処理をしているので、無機材料の上に残留した炭化樹脂を効率的に除去することができる。結果として、二段階加熱処理を介した無機材料の回収方法によって、回収される無機材料のさらに良好な物性を確保することができる。

（無機材料）
　無機材料及びプラスチックを含有するプラスチック複合材料としては、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、特には炭素繊維強化プラスチックが挙げられる。

　無機材料としては、無機繊維、例えば、アルミナ繊維、セラミック繊維、シリカ繊維などが挙げられる。無機繊維は、特には、炭素繊維（炭素繊維材料）である。

（炭素繊維）
　炭素繊維としては、特に限定されないが、ＰＡＮ系炭素繊維、及びピッチ系炭素繊維が挙げられる。炭素繊維は、１種であってもよく、２種以上から構成されるものであってもよい。

　炭素繊維は、任意の形態であってよく、例えば、炭素繊維束、炭素繊維束から形成される織物、又は炭素繊維の不織布であってよい。

（回収物）
　本開示の第１の発明に係る回収方法の１つの実施態様によれば、無機材料と共に回収されるプラスチック由来の残留炭素が低減されており、特には、当該残留炭素が、回収される無機材料の５重量％以下である。好ましくは、当該残留炭素が、回収される無機材料の、４重量％以下、３重量％以下、２重量％以下、１重量％以下、０．９重量％以下、０．５重量％以下、又は０．１重量％以下である。なお、残留炭素はできるだけ低減されていることが好ましいが、その下限が０．００１重量％以上であってよい。回収される無機材料における当該残留炭素の量は、後述する再生炭素繊維における残留炭素の量と同様にして計測することができる。

　さらに、本開示の第１の発明に係る回収方法によれば、炭素繊維強化プラスチックを製造する前の炭素繊維よりも優れた物性を有する炭素繊維を回収することができる。

　特に、本開示の第１の発明に係る回収方法によれば、炭素繊維強化プラスチックから、無機材料として、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有する炭素繊維を得ることができる。

（単繊維引張強度）
　単繊維引張強度は、好ましくは、３．１ＧＰａ以上、３．２ＧＰａ以上、３．３ＧＰａ以上、又は３．４ＧＰａ以上である。なお、単繊維引張強度の上限は特に限定されないが、６．０ＧＰａ以下であってよい。

　単繊維引張強度は、ＪＩＳ　Ｒ７６０６に準拠して、下記のとおりにして計測することができる：
　繊維束から少なくとも３０本の単繊維を採取し、
　デジタルマイクロスコープによって撮影した単繊維の側面画像において単繊維の直径を計測して、断面積を算出し、
　サンプリングした単繊維を、穴あき台紙に接着剤を用いて固定し、
　単繊維を固定した台紙を、引張試験機に取り付け、試長１０ｍｍ、歪速度１ｍｍ／分で引張試験を行って引張破断応力を測定し、
　単繊維の断面積及び引張破断応力から引張強度を算出し、
　少なくとも３０本の単繊維の引張強度の平均を、単繊維引張強度とする。

（ワイブル形状係数）
　ワイブル形状係数は、好ましくは、６．５以上、７．０以上、７．５以上、８．０以上、又は８．５以上である。ワイブル形状係数の上限は特に限定されないが、１５．０以下であってよい。なお、単繊維引張強度のワイブル形状係数が高いことは、単繊維引張強度のばらつきが小さいことを意味している。

　ワイブル形状係数は、下記の式に従って算出することができる：
　ｌｎｌｎ｛１／（１－Ｆ）｝＝ｍ×ｌｎσ＋Ｃ
　式中、Ｆは、対称試料累積分布法により求められる破壊確率、σは、単繊維引張強度（ＭＰａ）、ｍは、ワイブル形状係数、Ｃは、定数である。

　ｌｎｌｎ｛１／（１－Ｆ）｝とｌｎσとでワイブルプロットし、１次近似した傾きから、ワイブル形状係数ｍを求めることができる。

＜金属材料の回収方法＞
　本開示の第１の発明に係る回収方法の別の実施態様では、プラスチック及び金属材料を含有するプラスチック含有材料から、金属材料を回収する。

　すなわち、本開示の第１の発明に係る方法の１つの実施態様によれば、下記を含む、金属材料の回収方法が提供される：
　プラスチック含有材料が、プラスチック及び金属材料を含有しており、かつ
本開示の第１の発明に係る分解方法によってプラスチック含有材料中のプラスチックを分解して、金属材料を回収すること。

　金属材料としては、例えば、金、レアメタルなどが挙げられる。

　金属材料及びプラスチックを含有するプラスチック複合材料としては、例えば、マトリックス樹脂に内包された金属材料を有する複合材料が挙げられ、特に、太陽電池パネル、電子部品、及び電子回路が挙げられる。

＜用途＞
　本開示の第１の発明に係る回収方法によれば、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、太陽電池パネル、電子回路等のマトリックス樹脂のみを効率的に分解し、強化繊維及びレアメタルなどの有価物を効率的に回収することができる。

≪再生炭素繊維（再生炭素繊維材料）≫
　本開示の第１の発明に係る再生炭素繊維（再生炭素繊維材料）は、炭素繊維強化プラスチックから炭素繊維を回収することによって、製造することができる。本開示に係る第１の発明の１つの実施態様では、この再生炭素繊維は、炭素繊維強化プラスチックを製造する前の炭素繊維よりも優れた物性を有することができる。

　再生炭素繊維を製造する方法は、特に限定されない。例えば、再生炭素繊維は、本開示の第１の発明に係る回収方法によって炭素繊維強化プラスチックから再生炭素繊維を回収することによって、製造することができる。

　１つの実施態様では、再生炭素繊維が、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有する。単繊維引張強度及びワイブル形状係数は、既述の方法によって計測及び決定することができる。

　再生炭素繊維の単繊維引張強度は、好ましくは、３．１ＧＰａ以上、３．２ＧＰａ以上、３．３ＧＰａ以上、又は３．４ＧＰａ以上である。なお、単繊維引張強度の上限は特に限定されないが、６．０ＧＰａ以下であってよい。

　再生炭素繊維のワイブル形状係数は、好ましくは、６．５以上、７．０以上、７．５以上、８．０以上、又は８．５以上である。なお、ワイブル形状係数の上限は特に限定されないが、１５．０以下であってよい。

（再生炭素繊維（再生炭素繊維材料）の製造方法）
　特には、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有する再生炭素繊維を製造するための方法が、
　プラスチック含有材料を、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスが導入された加熱炉内の雰囲気中において、半導体材料の存在下、第１表面温度まで加熱して、プラスチック含有材料中のプラスチックを分解すること、
を含み、
　ここで、プラスチック含有材料が、炭素繊維を含有している炭素繊維強化プラスチックである。

　また、特には、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有する再生炭素繊維を製造する方法が、
　プラスチック含有材料を、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスが導入された加熱炉内の雰囲気中において、半導体材料の存在下、第１表面温度まで加熱し、かつ、当該第１表面温度での加熱処理に供された前記プラスチック含有材料を、半導体材料の存在下、酸素濃度１０体積％以上の雰囲気中において加熱することによって、プラスチック含有材料中のプラスチックを分解すること、
を含み、
　ここで、プラスチック含有材料が、炭素繊維を含有している炭素繊維強化プラスチックである。

　本開示の第１の発明に係る再生炭素繊維の製造方法の好ましい１つの実施態様では、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスを、プラスチック含有材料の表面温度が３００℃未満である間に、加熱炉の雰囲気中に導入する。

（残留炭素）
　好ましくは、本開示の第１の発明に係る再生炭素繊維では、残留炭素（残留炭素成分）の量が低減されており、特には、残留炭素が、再生炭素繊維に対して、５重量％以下である。さらに好ましくは、当該残留炭素が、再生炭素繊維に対して、４重量％以下、３重量％以下、２重量％以下、１重量％以下、０．９重量％以下、０．５重量％以下、又は０．１重量％以下である。残留炭素の量は、できるだけ低減されていることが好ましく、その下限は特に限定されないが、再生炭素繊維に対して、例えば０．０１重量％以上であってよい。

　なお、「残留炭素」は、再生炭素繊維を製造する際の原料である炭素繊維強化プラスチックに含有されていたプラスチックに由来する炭化成分である。

　再生炭素繊維における残留炭素（残留炭素成分）の量は、熱重量分析法（ＴＧＡ）によって決定することができる。

　熱重量分析法による残留炭素量の決定は、下記の手順で行うことができる：
（ｉ）再生炭素繊維を粉砕して得た１～４ｍｇのサンプル片に対して、熱重量分析計において、０．２Ｌ／ｍｉｎの空気供給速度、５℃／ｍｉｎの加熱上昇率、及び１／６ｓの記録速度で、
　室温から１００℃への昇温、
　３０分間にわたる１００℃での保持、
　１００℃から４００℃への昇温、及び、
　４００℃での保持
の工程を有し合計３００分間にわたる熱重量分析を行い、
（ｉｉ）重量減少率を時間に対してプロットしたグラフにおいて、傾きの変曲点を特定し、当該変曲点における重量減少率の値から、１００℃での保持期間における重量減少率を差し引くことによって、残留炭素量を算出する。

　上記の条件で傾きの変曲点を特定できない場合には、合計３００分間にわたる熱重量分析の代わりに、４８０分間にわたる４００℃での保持を伴う合計約６００分間にわたる熱重量分析を行ってもよく、さらには、４００℃で４８０分間にわたって保持する代わりに、４００℃超５００℃以下の範囲内の特定の温度で、４８０分間にわたって保持してもよい。
　なお、再生炭素繊維がサイジング剤などに由来する樹脂を有している場合には、当該樹脂を除去した後で、上記の計測を行うことができる。

　特には、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有し、かつ残留炭素成分の含有量が再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下である再生炭素繊維を製造するための方法が、
　プラスチック含有材料を、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスが導入された加熱炉内の雰囲気中において、半導体材料の存在下、第１表面温度まで加熱して、プラスチック含有材料中のプラスチックを分解すること、
を含み、
　ここで、プラスチック含有材料が、炭素繊維を含有している炭素繊維強化プラスチックである。

　また、特には、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有し、かつ残留炭素成分の含有量が再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下である再生炭素繊維を製造する方法が、
　プラスチック含有材料を、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスが導入された加熱炉内の雰囲気中において、半導体材料の存在下、第１表面温度まで加熱し、かつ、当該第１表面温度での加熱処理に供された前記プラスチック含有材料を、半導体材料の存在下、酸素濃度１０体積％以上の雰囲気中において加熱することによって、プラスチック含有材料中のプラスチックを分解すること、
を含み、
　ここで、プラスチック含有材料が、炭素繊維を含有している炭素繊維強化プラスチックである。

（第２の本発明）
　本開示の第２の発明は、再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の混紡糸、並びにこの混紡糸から形成される炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに関する。また、本開示の第２の発明は、それらの製造方法に関する。

　本開示の第２の発明に係る再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の混紡糸は、
　再生炭素繊維が、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有すること、並びに
　再生炭素繊維が、残留炭素成分を含み、残留炭素成分の含有量が、再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下であること、
を特徴とする。

　本開示の第２の発明に係る混紡糸は、一般的な紡績方法で製造することができる。この紡績方法は、梳綿、練条、粗紡の各工程を含んでよい。ここで、梳綿工程は、不連続な各繊維の集合体を分けほぐして開繊し、混合した単繊維を一方向に配向させて太いスライバーを製造する工程であってよく、練条工程は、数本のスライバーを合糸して、引き伸ばしながら繊維配向度を更に向上させる工程であってよく、粗紡工程は、このスライバーを更に引き伸ばして撚りを与えることによって混紡糸を巻き取る工程でありえる。

　スライバーの引張強度は、単繊維同士の接触又は絡み合いによる摩擦力で与えられるため、各繊維が良好に開繊し、単繊維同士の接触面積若しくは絡み合いが増えることで引張強度は向上し、また、単繊維切れを抑制して単繊維同士の繋ぎ目を増やさないことで引張強度の低下を抑制できる。撚りを強めることでも、単繊維同士の接触面積が増えるため、引張強度は向上する。摩擦力を補うため、必要に応じて、各繊維、又はスライバーに油剤を塗付してもよい。

　一般に、炭素繊維は、捲縮性がなく、表面平滑性も高いため、単繊維同士の絡み合いは弱く、更には、高弾性率低伸度で硬いため、比較的折れて切れ易いという特徴を有する。再生炭素繊維と混紡する熱可塑性樹脂繊維は、単繊維同士の絡み合いを高める効果を担っており、少量の熱可塑性樹脂繊維を混紡することでも、スライバーの引張強度は大きく向上する。

　理論によって限定する意図はないが、本開示の第２の発明に係る混紡糸は、再生炭素繊維の単繊維引張強度におけるワイブル形状係数が高いことから、引張強度のばらつきは小さく、同等の引張強度を持つ一般的な未使用の炭素繊維と比較しても、引張強度が低い単繊維が比較的少ないため、再生炭素繊維の単繊維切れが比較的に抑制されると考えられる。

　また、熱処理して分解する方法で得られる再生炭素繊維の一般的な特徴として、再生炭素繊維に酸化欠陥が生成することで引張強度が低下し易いこと、及び樹脂成分の炭化物が残留炭素成分として再生炭素繊維に含まれることがある。残留炭素成分は、再生炭素繊維の単繊維同士を強固に結着することがある。紡績糸の製造において、残留炭素成分は、梳綿工程での開繊、及び単繊維同士の絡み合いを妨げると考えられる。

　理論によって限定する意図はないが、本開示の第２の発明に係る混紡糸は、残留炭素成分の含有量が比較的低い再生炭素繊維を原料とすることから、単繊維同士の絡み合いが得られ易い。

　上述の理由から、本開示の第２の発明に係る混紡糸は、単繊維同士の絡み合いによる摩擦力が得られ易いことにより、紡績工程張力に対する糸抜けを起こさずに、安定して製造されるための引張強度が得られ易いと考えられる。

　本開示の第２の発明は、上述の混紡糸を有する炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットも含む。この炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、
　芯鞘構造を有していること、
　混紡糸が芯成分であること、及び
　熱可塑性樹脂が鞘成分であること、
を特徴とする。

　本開示の第２の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、本開示の第２の発明に係る混紡糸を連続炭素繊維の代替物として用いること以外は、一般的な長繊維強化ペレットの製造方法と同様にして、混紡糸を熱可塑性樹脂で被覆処理して得られる樹脂ストランドをカットすることで製造することができることから、不連続炭素繊維を熱可塑性樹脂に混錬分散した樹脂ストランドをカットすることで製造される短繊維強化ペレットと比較して、比較的繊維長の長い再生炭素繊維を含むことができる。すなわち、本開示の第２の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、射出成形機等に供給されることで、機械物性等が優れる炭素繊維含有製品を製造することができる。

　以下、本開示に係る第２の発明について、さらに詳細に説明する。

＜再生炭素繊維＞
　再生炭素繊維（リサイクルされた炭素繊維）は、炭素繊維成分、及び炭素繊維成分以外の炭素成分（特には残留炭素成分）を含む。通常、再生炭素繊維中で、炭素繊維成分以外の炭素成分は、炭素繊維成分の表面に付着している。

　本開示の第２の発明に係る再生炭素繊維は、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有すること、並びに、残留炭素成分を含み、この残留炭素成分の含有量が、再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下であることを、特徴とする。

　当該特徴を有する再生炭素繊維であれば、再生方法は特に限定されないが、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの炭素繊維含有プラスチック製品を熱処理することによって得られた再生炭素繊維であってよい。

　特に好ましくは、再生炭素繊維は、半導体熱活性法によって得られた再生炭素繊維である。すなわち、本開示の特に好ましい実施態様は、炭素繊維含有プラスチック製品に含有されるプラスチック成分を、半導体熱活性法によって分解して製造された再生炭素繊維を含む。

　なお、「半導体熱活性法」（ＴＡＳＣ法）は、半導体の熱活性（Ｔｈｅｒｍａｌ　Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｅｍｉ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ、ＴＡＳＣ）を利用してポリマーなどの被分解化合物を分解する方法である。

　半導体熱活性法を用いて本開示の第２の発明に係る特性を有する再生炭素繊維を得る方法については、第１の本発明に関する上記の記載を参照することができる。すなわち、第１の本発明に係る上記の分解方法を用いて、プラスチック及び炭素繊維を含有するプラスチック含有材料から炭素繊維を回収することによって、本開示の第２の発明（並びに下記の第３及び第４の発明）に係る特性を有する再生炭素繊維を得ることができる。

＜単繊維引張強度＞
　単繊維引張強度は、好ましくは、３．１ＧＰａ以上、３．２ＧＰａ以上、３．３ＧＰａ以上、又は３．４ＧＰａ以上である。なお、単繊維引張強度の上限は特に限定されないが、６．０ＧＰａ以下であってよい。

　単繊維引張強度は、ＪＩＳ　Ｒ７６０６に準拠して、第１の本発明に関して上述したとおりにして計測することができる：

＜ワイブル形状係数＞
　ワイブル形状係数は、好ましくは、６．５以上、７．０以上、７．５以上、８．０以上、又は８．５以上である。ワイブル形状係数の上限は特に限定されないが、１５．０以下であってよい。なお、単繊維引張強度のワイブル形状係数が高いことは、単繊維引張強度のばらつきが小さいことを意味している。

　ワイブル形状係数は、第１の本発明に関して上述したとおりにして算出することができる。

＜炭素繊維成分＞
　再生炭素繊維中の炭素繊維成分は、通常、再生炭素繊維の原料となった炭素繊維含有製品等に含有されていた炭素繊維に由来する。再生炭素繊維中の炭素繊維成分は、再生炭素繊維の製造の過程で熱処理等を受けることによって改質されていてもよい。

　再生炭素繊維中の炭素繊維成分は、例えば、ＰＡＮ系炭素繊維、又はピッチ系炭素繊維であってよい。

　再生炭素繊維中の炭素繊維成分の形態は、特に制限されないが、複数の単糸（単繊維、フィラメント）から構成される炭素繊維束の形態であってよい。炭素繊維束を構成するフィラメントの構成本数は、１，０００本～８０，０００本、又は３，０００本～５０，０００本の範囲であってよい。また、再生炭素繊維中の炭素繊維成分を構成するフィラメントの直径は、０．１μｍ～３０μｍ、１μｍ～１０μｍ、又は３μｍ～８μｍであってよい。

＜残留炭素成分＞
　再生炭素繊維に含有される残留炭素成分は、特には、再生炭素繊維を製造する際に原料として用いた炭素繊維含有プラスチック製品に含まれていた樹脂に由来する残留炭素である。

　本開示の第２の発明では、残留炭素成分が、再生炭素繊維に対して、０重量％超５．０重量％以下である。この場合には、紡績工程張力に対する糸抜け耐性が向上した混紡糸を得ることができる。

　また、残留炭素成分が０重量％超５．０重量％以下である場合には、炭素成分（特には炭）が比較的多いことによる汚染を回避することができ、また、混紡糸を材料として炭素繊維含有製品等を製造する際に異物となりうる炭素成分を低減することができる。

　好ましくは、残留炭素成分は、再生炭素繊維に対して、４．０重量％以下、３．０重量％以下、又は２．０重量％以下である。残留炭素成分は、できるだけ低減されていることが好ましいが、炭素繊維に対して、０．０１重量％以上、０．１重量％以上、０．２重量％以上、０．４重量％以上、０．６重量％以上、０．８重量％以上、１．０重量％以上、若しくは１．２重量％以上であってもよい。

　再生炭素繊維中の残留炭素成分の含有量は、第１の本発明に関して上述したとおりにして、熱重量分析法（ＴＧＡ法）によって計測することができる。

＜熱可塑性樹脂繊維＞
　本開示の第２の発明に係る混紡糸に含有される熱可塑性樹脂繊維としては、ポリオレフィン樹脂繊維（例えば、ポリプロピレン樹脂繊維及びポリエチレン樹脂繊維）、ポリエステル樹脂繊維（例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂繊維、ポリブチレンテレフタレート樹脂繊維、及びポリ乳酸樹脂繊維）、ポリアミド樹脂繊維、ポリエーテルケトン樹脂繊維、ポリカーボネート樹脂繊維、フェノキシ樹脂繊維、並びにポリフェニレンスルフィド樹脂繊維が挙げられる。熱可塑性樹脂繊維は、１種のみであってよく、又は、２種以上の熱可塑性樹脂繊維の混合物であってもよい。

≪混紡糸≫
　第２の本発明に係る混紡糸は、再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含む紡績糸である。混紡糸は、例えば、再生炭素繊維に付与されるバインダ等を含むこともできる。また、混紡糸は、実質的に再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維からなる紡績糸であってもよい。

＜再生炭素繊維の含有量＞
　第２の本発明に係る混紡糸に含有される再生炭素繊維の含有量は、好ましくは、混紡糸に対して、５０重量％超９８重量％以下である。特に好ましくは、５５重量％超、６０重量％超、６５重量％超、若しくは７０重量％超であってよく、かつ／又は、９７重量％以下、９６重量％以下、９５重量％以下、９４重量％以下、９３重量％以下、９２重量％以下、９１重量％以下、若しくは９０重量％以下であってよい。

　再生炭素繊維の含有量が５０重量％超であれば、この再生炭素繊維を用いて本開示に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する際に、炭素繊維含有量を高める目的で熱可塑性樹脂での被覆量を少なくする必要がなく、被覆処理の安定性が向上する。再生炭素繊維の含有量が９８重量％以下であれば、混紡する熱可塑性樹脂繊維との絡み合いが十分となり、紡績工程張力による糸抜けが起きにくくなる。

　第２の本発明に係る混紡糸に含有される熱可塑性樹脂繊維の含有量は、混紡糸に対して、５０重量％以下、４０重量％以下、若しくは３０重量％以下であってよく、かつ／又は、３重量％超、４重量％超、５重量％超、６重量％超、７重量％超、８重量％超、９重量％超、若しくは１０重量％超であってよい。

＜繊維の平均長さ＞
　第２の本発明に係る混紡糸に含有される再生炭素繊維は、２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の平均長さを有することができる。この範囲の長さを有する繊維は、例えば、比較的長い寸法を有する繊維を切断処理することによって得ることができる。再生炭素繊維の平均長さは、２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以上、若しくは４０ｍｍ以上であってよく、かつ／又は、８０ｍｍ以下、７０ｍｍ以下、若しくは６０ｍｍ以下であってよい。

　第２の本発明に係る混紡糸に含有される熱可塑性樹脂繊維は、２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の平均長さを有することができる。この範囲の長さを有する繊維は、例えば、比較的長い寸法を有する繊維を切断処理することによって得ることができる。熱可塑性樹脂繊維の平均長さは、２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以上、若しくは４０ｍｍ以上であってよく、かつ／又は、８０ｍｍ以下、７０ｍｍ以下、若しくは６０ｍｍ以下であってよい。

　第２の本発明に係る混紡糸の製造において、再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の平均長さが２０ｍｍ以上の場合は、スライバーの紡績工程張力に対する糸抜け耐性を向上させることができる。再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の平均長さが８０ｍｍ以下である場合には、製造設備部品への巻き付きを低減することができる。

　再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の平均長さは、それぞれ、目視でノギス等を用いて、又はデジタルカメラ若しくは光学顕微鏡などで取得された画像において、５０本の繊維の長さを計測し、計測値を平均することによって、算出することができる。

＜混紡糸の製造方法＞
　上述のとおり、本開示の第２の発明に係る再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の混紡糸は、一般的な紡績方法で製造することができる。すなわち、本開示の第２の発明に係る混紡糸の製造方法は、不連続な各繊維の集合体を分けほぐして開繊し、混合した単繊維を一方向に配向させて太いスライバーを製造する梳綿工程、数本のスライバーを合糸して、引き伸ばしながら繊維配向度を更に向上させる練条工程、このスライバーを更に引き伸ばして撚りを与えることによって混紡糸を巻き取る粗紡工程を含んでよい。

　第２の本発明に係る混紡糸を製造する際に、バインダを適用することができる。バインダは、特には、熱可塑性樹脂繊維に対する再生炭素繊維の結合を促進する役割を有する。バインダを適用するタイミングは特に限定されないが、再生炭素繊維に対して直接に適用してもよく、又は、再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維を含む混紡糸に対して適用してもよい。バインダは、例えば、エポキシ系樹脂であってよい。バインダの適用方法は特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば、バインダの溶液又は分散液中に再生炭素繊維又は混紡糸を浸漬し、乾燥することによって、バインダの適用を行うことができる。なお、バインダの量は、再生炭素繊維に対して、０．１重量％～２５重量％、又は１重量％～２０重量％であってよい。

≪炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット≫
　本開示の第２の発明によれば、本開示の第２の発明に係る混紡糸を芯成分、熱可塑性樹脂を鞘成分とする、芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットが提供される。本開示の第２の発明に係るペレットは、再生炭素繊維を熱可塑性樹脂に混錬分散してなる短繊維強化ペレットと比較して、繊維長の比較的長い再生炭素繊維を含むことから、射出成形機等に供給されることで、機械物性等が優れる炭素繊維含有製品を製造することができる。

＜炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法＞
　本開示の第２の発明に係る芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、混紡糸を熱可塑性樹脂で被覆処理することによって炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを製造すること、及びこのストランドをカットすることを含む方法によって製造することができ、より具体的には、上述のとおり、連続炭素繊維の代わりに本開示の第２の発明に係る混紡糸を用いること以外は、一般的な長繊維強化ペレットの製造方法と同様に、熱可塑性樹脂で被覆処理した樹脂ストランドをカットすることで、製造することができる。すなわち、巻き返しながら連続搬送される混紡糸が、混紡糸とは別の供給口から溶融させた熱可塑性樹脂が連続供給されるダイ中に通糸される被覆工程、ダイから吐出された炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドが冷却された後にカットされる切断工程を含む方法によって、製造することができる。

＜熱可塑性樹脂＞
　上記第２の本発明に係るペレットの製造において被覆処理に用いる熱可塑性樹脂（すなわちペレットの鞘成分を構成する熱可塑性樹脂）としては、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリプロピレン樹脂及びポリエチレン樹脂）、ポリエステル樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、及びポリ乳酸樹脂）、ポリアミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノキシ樹脂、並びにポリフェニレンスルフィド樹脂が挙げられる。この熱可塑性樹脂は、１種のみであってよく、又は、２種以上の熱可塑性樹脂の混合物であってもよい。

　また、第２の本発明に係るペレットの鞘成分を構成する熱可塑性樹脂は、本開示の第２の発明に係る混紡糸に含まれる熱可塑性樹脂繊維と同じ種類であってよく、又は、異なる種類であってもよい。特には、ペレットの鞘成分を構成する熱可塑性樹脂の融点（Ｔ０（℃））が、本開示に係る混紡糸に含まれる熱可塑性樹脂繊維の融点（Ｔ１（℃））よりも、１０（℃）超低いことが好ましい。この場合は、本開示に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する際に、混紡糸に含まれる熱可塑性樹脂繊維が溶融することを抑制し、混紡糸を被覆する熱可塑性樹脂のみが溶融する製造条件を設定し易くなるため、混紡糸をダイ中に安定して通糸できることがある。なお、Ｔ１とＴ０との間の差異（Ｔ１－Ｔ０）の上限は、特に限定されないが、例えば、２００（℃）以下、１５０（℃）以下、１００（℃）以下、又は５０（℃）以下であってよい。

　また、被覆処理に用いる上記の熱可塑性樹脂には、流動性、外観光沢、難燃特性、熱安定性、耐候性、耐衝撃性などを向上させる目的で、機械強度を損なわない範囲で、各種ポリマー、充填剤、安定剤、顔料などを配合してもよい。

＜ペレットの芯鞘構造＞
　本開示の第２の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、本開示の第２の発明に係る混紡糸を熱可塑性樹脂で被覆処理して得られる炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドをカット（輪切り）することで製造されるため、混紡糸が芯成分、熱可塑性樹脂が鞘成分となる。

　芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットにおける鞘成分としての熱可塑性樹脂の割合に関して、鞘成分としての熱可塑性樹脂が、混紡糸に含有される再生炭素繊維１００重量部に対して、５０重量部～１０００重量部であることが好ましく、１００重量部～７５０重量部であることがさらに好ましく、２５０重量部～５００重量部であることが最も好ましい。

＜ペレットのカット長＞
　第２の本発明に係るペレットのカット長は、好ましくは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。特に好ましくは、５ｍｍ以下であってよい。なお、ペレットのカット長は、特には、ペレットの芯構造の軸方向における長さに対応する。

　ペレットのカット長が３ｍｍ以上であれば、再生炭素繊維の平均長さが比較的長くなるため、ペレットを成形原料とした炭素繊維含有製品の機械物性等がさらに向上しうる。ペレットのカット長が１０ｍｍ以下であれば、成形加工時に再生炭素繊維が分散し易くなり、炭素繊維含有製品の機械物性等がさらに向上しうる。

　なお、該芯鞘型ペレットの直径に特に制限はないが、ペレットのカット長の１／１０以上２倍以下であってよく、ペレットのカット長の１／４以上かつ１倍以下であることが好ましい。ペレットの直径が小さすぎると、被覆ができない部分が発生することがある。逆に、ペレットの直径が大きすぎる場合、成形機への噛み込み不良が発生し、成形が難しくなることがある。

　ペレットのカット長及び直径は、それぞれ、目視でノギス等を用いて、又はデジタルカメラ若しくは光学顕微鏡などで取得された画像において、３０以上のペレットのカット長又は直径を計測し、計測値を平均することによって、算出することができる。

　図６は、本開示の第２の発明に係る芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット２００を模式的に示す概略図である。図は説明のための概略図であり、縮尺どおりではない。芯鞘構造のペレット２００は、芯成分２１０、及び鞘成分２２０を有する。また、ペレット２００は、カット長Ｌ及び直径Ｒを有する。芯鞘構造のペレット２００は、混紡糸からなる芯成分１１０及び熱可塑性樹脂からなる鞘成分１２０を有する芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド１００をカット（切断処理、図６の「Ｃ」）することによって製造することができる。

（第３の本発明）
　本開示の第３の発明は、３次元造形に適した、再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の混紡糸を含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドに関する。また、本開示の第３の発明は、それらの製造方法に関する。

　本開示の第３の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドは、再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含む混紡糸を有する。この再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の混紡糸は、
　再生炭素繊維が、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有すること、並びに
　再生炭素繊維が、残留炭素成分を含み、残留炭素成分の含有量が、前記再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下であること、
を特徴とする。

　本開示の第３の発明に係る１つの実施態様では、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドが、上記の混紡糸からなる。

　本開示の第３の発明に係る混紡糸は、一般的な紡績方法で製造され、梳綿工程、練条工程、粗紡工程の各工程を含んでよい。これら各工程については、第２の本発明に関する上記の記載を参照することができる。

　スライバーの引張強度は、単繊維同士の接触又は絡み合いによる摩擦力で与えられるため、各繊維が良好に開繊し、単繊維同士の接触面積若しくは絡み合いが増えることで引張強度は向上し、また、単繊維切れを抑制して単繊維同士の繋ぎ目を増やさないことで引張強度の低下を抑制できる。撚りを強めることでも、単繊維同士の接触面積が増えるため、引張強度は向上する。摩擦力を補うため、必要に応じて、各繊維、若しくはスライバーに油剤を塗付してもよい。

　理論によって限定する意図はないが、本開示の第３の発明に係る混紡糸は、再生炭素繊維の単繊維引張強度におけるワイブル形状係数が高いことから、引張強度のばらつきは小さく、同等の引張強度を持つ一般的な未使用の炭素繊維と比較しても、引張強度が低い単繊維は少ないため、再生炭素繊維の単繊維切れは比較的に抑制されると考えられる。

　理論によって限定する意図はないが、本開示の第３の発明に係る混紡糸は、残留炭素成分の含有量が低い再生炭素繊維を原料とすることから、単繊維同士の絡み合いが得られ易い。

　上述の理由から、本開示の第３の発明に係る混紡糸は、単繊維同士の絡み合いによる摩擦力が得られ易いことにより、紡績工程張力に対する糸抜けを起こさずに、安定して製造されるための引張強度が得られ易いと考えられる。

　本開示の第３の発明に係る１つの実施態様では、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドが、芯鞘構造を有しており、
　混紡糸が芯成分であること、及び熱可塑性樹脂が鞘成分であること、
を特徴とする。

　本開示の第３の発明の１つの実施態様に係る芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドは、本開示の第３の発明に係る混紡糸を連続炭素繊維の代替物として用いること以外は、一般的な長繊維強化ストランドの製造方法と同様にして、混紡糸を熱可塑性樹脂で被覆処理して製造することができることから、不連続炭素繊維を熱可塑性樹脂に混錬分散した短繊維強化熱可塑性樹脂ストランドと比較して、比較的繊維長の長い再生炭素繊維を含むことができる。すなわち、本開示の第３の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドは、射出成形機等、又は３次元造形装置等に供給されることで、機械物性等が優れる炭素繊維含有製品を製造することができる。

　以下、本開示の第３の発明について、さらに詳細に説明する。

＜再生炭素繊維等＞
　再生炭素繊維、単繊維引張強度、ワイブル形状係数、再生炭素繊維中の炭素繊維成分、及び再生炭素繊維に含有される残留炭素成分については、それぞれ、上記の第２の本発明に関する対応する記載を参照することができる。

＜熱可塑性樹脂繊維＞
　本開示の第３の発明に係る混紡糸に含有される熱可塑性樹脂繊維については、上記の第２の本発明に係る熱可塑性樹脂繊維に関する記載を参照することができる。

＜混紡糸＞
　第３の本発明に係る混紡糸は、再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含む紡績糸である。混紡糸は、例えば、再生炭素繊維に付与されるバインダ等を含むこともできる。特には、混紡糸は、実質的に再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維からなる紡績糸である。

＜再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の含有量＞
　第３の発明に係る混紡糸に含有される再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の含有量については、それぞれ、上記の第２の本発明に係る対応する記載を参照することができる。

＜繊維の平均長さ＞
　本開示の第３の発明に係る混紡糸に含有される再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の平均長さについては、第２の本発明に関する上記の対応する記載を参照することができる。

＜混紡糸の製造方法＞
　上述のとおり、本開示の第３の発明に係る再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂繊維の混紡糸は、一般的な紡績方法で製造することができる。この製造方法については、第２の本発明に係る混紡糸の製造方法に関する上記の記載を参照することができる。

　混紡糸を製造する際に、バインダを適用することができる。このバインダについては、第２の本発明に関する上記の対応する記載を参照することができる。

＜芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド＞
　本開示の第３の発明の１つの実施態様によれば、本開示の第３の発明に係る上記の混紡糸を熱可塑性樹脂で被覆することにより、混紡糸を芯成分、熱可塑性樹脂を鞘成分とする、芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドが提供される。このストランドは、再生炭素繊維を熱可塑性樹脂に混錬分散してなる短繊維強化ストランドと比較して、比較的繊維長の長い再生炭素繊維を含むことから、３次元造形装置等に供給されることで、機械物性等が特に優れる炭素繊維含有製品を製造することができる。

＜芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造方法＞
　本開示の第３の発明の１つの実施態様に係る芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドは、混紡糸を熱可塑性樹脂で被覆処理することによって製造することができ、より具体的には、上述のとおり、連続炭素繊維の代わりに本開示の第３の発明に係る混紡糸を用いること以外は、一般的な長繊維強化ストランドの製造方法と同様にして、混紡糸を熱可塑性樹脂で被覆処理することによって、製造することができる。すなわち、巻き返しながら連続搬送される混紡糸が、溶融した熱可塑性樹脂が混紡糸とは別の供給口から連続供給されるダイ中に通糸される被覆工程、及びダイから吐出される吐出工程を含む方法によって、製造することができる。

＜熱可塑性樹脂＞
　上記の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造において被覆処理に用いる熱可塑性樹脂（すなわち芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの鞘成分となる熱可塑性樹脂）としては、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリプロピレン樹脂及びポリエチレン樹脂）、ポリエステル樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、及びポリ乳酸樹脂）、ポリアミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノキシ樹脂、並びにポリフェニレンスルフィド樹脂が挙げられる。この熱可塑性樹脂は、１種のみであってよく、又は、２種以上の熱可塑性樹脂の混合物であってもよい。

　また、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの鞘成分となる熱可塑性樹脂は、本開示の第３の発明に係る混紡糸に含まれる上記の熱可塑性樹脂繊維と同じ種類であってよく、又は、異なる種類であってもよい。特に、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの鞘成分となる熱可塑性樹脂の融点Ｔ０（℃）が、本開示の第３の発明に係る混紡糸に含まれる熱可塑性樹脂繊維Ｔ１（℃）の融点よりも低い場合（特には、Ｔ１－Ｔ０＞１０（℃）である場合）は、本開示の第３の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを製造する際に、混紡糸に含有される熱可塑性樹脂繊維の融点よりも低い温度で溶融した熱可塑性樹脂にて混紡糸を被覆できるため、混紡糸がダイ中に安定して通糸できることがある。なお、Ｔ１とＴ０との間の差異（Ｔ１－Ｔ０）の上限は、特に限定されないが、例えば、２００（℃）以下、１５０（℃）以下、１００（℃）以下、又は５０（℃）以下であってよい。

＜ストランドの芯鞘構造＞
　本開示の第３の発明の１つの実施態様に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドは、本開示の第３の発明に係る上記の混紡糸を熱可塑性樹脂で被覆処理することで製造されるため、混紡糸が芯成分、熱可塑性樹脂が鞘成分となる。

　本開示の第３の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドは、特に、３次元造形物の製造に適している。また、３次元造形の安定性の観点から、ストランドの平均直径は、０．７ｍｍ以上２．２ｍｍ以下が好ましく用いられ、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下がさらに好ましく用いられる。

　図７は、本開示の第３の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド１００ｂの模式的な概略図である。図面は説明のための概略図であり、縮尺どおりではない。図７のストランド１００ｂは、芯鞘構造を有しており、混紡糸からなる芯成分１１０ｂ、及び熱可塑性樹脂からなる鞘成分１２０ｂを有する。

　芯鞘構造の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドにおける鞘成分としての熱可塑性樹脂の割合に関して、鞘成分としての熱可塑性樹脂が、混紡糸に含有される再生炭素繊維１００重量部に対して、５０重量部～１０００重量部であることが好ましく、１００重量部～７５０重量部であることがさらに好ましく、２５０重量部～５００重量部であることが最も好ましい。

≪３次元造形物≫
　本開示の第３の発明は、本開示の第３の発明に係る上記の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを用いて、溶融堆積法によって３次元造形物を製造する方法を含む。

　３次元造形では、造形対象物を平行な複数の面で切断した断面毎に樹脂を順次積層することによって立体造形を行い、造形対象物の３次元モデルとなる造形物を生成する。このような３次元造形物は、例えば、部品試作及び製品製造などに利用することができる。３次元造形の方法として、特に、樹脂を溶融させて堆積させる溶融堆積法を用いることができる。

　本開示の第３の発明に係る３次元造形物の製造方法は、本開示の第３の発明に係る上記の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを用いること以外は、公知の溶融堆積法に従って行うことができる。

　具体的には、例えば、本開示の第３の発明に係る上記の炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを、溶融堆積３次元造形装置の吐出ヘッドに供給し、上記吐出ヘッドにおいて炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを溶融させ、溶融した炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを吐出ヘッドから吐出し、層状に堆積させることを繰り返して、３次元造形物を製造することができる。

（第４の発明）
　本開示の第４の発明は、炭素繊維強化樹脂成型物の廃材等を用いて製造される再生炭素繊維を含有する炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに関するものである。

　本開示の第４の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、再生炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含み、
　この再生炭素繊維が、
　３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有すること、並びに
　残留炭素成分を含み、残留炭素成分の含有量が、再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下であること、
を特徴とする。

　一般に、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、２軸押出機等にて熱可塑性樹脂と炭素繊維とを溶融混練して得られるが、高いせん断をかけて混練するために、炭素繊維が押出機内で破砕されることがある。得られるペレット中の炭素繊維の平均繊維長が３００μｍ未満となると機械物性補強効果が低下してしまうことがある。

　理論によって限定する意図はないが、本開示の第４の発明に係る再生炭素繊維は、単繊維引張強度におけるワイブル形状係数が高いことから、引張強度のばらつきは小さく、同等の引張強度を持つ一般的な未使用の炭素繊維と比較しても、引張強度が低い単繊維は少ないため、再生炭素繊維の単繊維切れは比較的に抑制されると考えられる。

　さらに、一般に、押出機に投入される炭素繊維の引張強度のばらつきが大きい場合、低強度の繊維がより細かく破砕されるため、ペレット中に残存する３００μｍ以下の炭素繊維の割合が相対的に多く存在することとなる。一方、上述のとおり本発明の再生炭素繊維はワイブル形状係数が高いことから引張強度のばらつきが小さいため、３００μｍ以下まで破砕される繊維の割合が小さくなり、結果として、機械物性補強効果が大きく得られると考えられる。

　特には、本開示の第４の発明に係るペレットを製造する際の再生炭素繊維の供給源として、炭素繊維集合体を用いることができる。炭素繊維集合体は、再生炭素繊維及びバインダを含む。その製造方法については、例えば、特許第３４５２３６３、及び特開２０２０-１８０４２１の記載などを参照することができる。

　以下、本開示の第４の発明に係る発明について、さらに詳細に説明する。

＜再生炭素繊維＞
　再生炭素繊維については、第２の本発明に係る再生炭素繊維に関する上記の記載を参照することができる。

＜残存平均繊維長＞
　好ましくは、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット中の再生炭素繊維の残存平均繊維長（すなわち、該ペレット中に存在している再生炭素繊維の平均繊維長）が、３００μｍ以上である。再生炭素繊維の残存平均繊維長は、より好ましくは、３２０μｍ以上、３３０μｍ以上、又は３４０μｍ以上である。再生炭素繊維の残存平均繊維長の上限は特に限定されないが、６００μｍ以下、又は５００μｍ以下であってよい。

　炭素繊維強化熱可塑性ペレット中の再生炭素繊維の残存平均繊維長は、硫酸分解法によりペレット中の母材マトリックス樹脂を除去し、ろ過を行った後、マイクロスコープを用いて３００本以上の単繊維の繊維長を測定し、数平均値として算出することができる。

＜３００μｍ以下の単繊維出現頻度＞
　炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット中の再生炭素繊維に関して、３００μｍ以下（特には３００μｍ未満）の単繊維の出現頻度は、好ましくは４０％以下である。３００μｍ以下（特には３００μｍ未満）の単繊維の出現頻度は、特に好ましくは、３９％以下、３８％以下、３７％以下、又は３６％以下である。３００μｍ以下の単繊維の出現頻度の下限は特に限定されないが、例えば、１％以上、又は１０％以上であってよい。

　３００μｍ以下（又は３００μｍ未満）の単繊維が出現する頻度は、上記の残存平均繊維長の測定と同様にして単繊維の繊維長を測定し、３００μｍ以下（又は３００μｍ未満）の繊維の本数の割合を計算することによって、得ることができる。

＜単繊維引張強度等＞
　単繊維引張強度、ワイブル形状係数、及び再生炭素繊維中の炭素繊維成分については、それぞれ、上記の第２の本発明に関する対応する記載を参照することができる。

＜熱可塑性樹脂＞
　本開示の第４の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに含有される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリプロピレン樹脂及びポリエチレン樹脂）、ポリエステル樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、及びポリ乳酸樹脂）、ポリアミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノキシ樹脂、並びにポリフェニレンスルフィド樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂は、１種のみであってよく、又は、２種以上の熱可塑性樹脂の混合物であってもよい。

≪ペレット≫
　本開示の第４の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、再生炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む。

　本開示の第４の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの形状は特に限定されないが、ペレットの長手方向の長さは、好ましくは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。特に好ましくは、５ｍｍ以下であってよい。

（再生炭素繊維の含有量）
　本開示の第４の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性ペレットにおける再生炭素繊維の含有量は、好ましくは、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに対して、５０重量％未満、４０重量％以下、３０重量％以下であり、かつ/又は、５重量％以上、７重量％以上、若しくは８重量％以上である。

　再生炭素繊維の含有量が炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに対して５０重量％未満であれば、ペレット中に炭素繊維を特に均一に分散させることができる。また、再生炭素繊維の含有量が炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに対して５重量％以上であれば、ペレットの特に良好な機械物性補強効果が得られる。

＜ペレットの製造方法＞
　本開示の第４の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法は、特に限定されないが、例えば、下記を含む製造方法によって得ることができる：
　再生炭素繊維を提供すること、
　熱可塑性樹脂を提供すること、及び
　再生炭素繊維と、溶融した熱可塑性樹脂とを混錬すること、
　ここで、
　再生炭素繊維が、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有しており、かつ
　再生炭素繊維が、残留炭素成分を含み、残留炭素成分の含有量が、再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下である。

　なお、本開示の第４の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造に用いられる再生炭素繊維及び熱可塑性樹脂については、本開示の第４の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに関する上述の記載を参照することができる。また、混錬の方法は特に限定されず、公知の方法で行うことができる。

　本開示の第４の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造するための１つの例示的な実施態様では、二軸混錬押出機のメインフィーダーを介して母材樹脂となる熱可塑性樹脂を供給し、押出機内で混錬溶融した当該樹脂中に、二軸フィーダーより再生炭素繊維を供給し、押し出された混錬物を水冷バスにて冷却した後、カットして炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを得る。

≪成形品≫
　本開示の第４の発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを、押出成形機などを用いて成形することによって、成形品を製造することができる。本開示に係るペレットを用いて成形された成形品は、良好な物性、特には良好な機械的物性を示す。

＜引張強度＞
　好ましくは、ＩＳＯ５２７に準拠して、下記の方法で製造された成形品が、９０ＭＰａ以上、特に好ましくは、９２ＭＰａ～１１０ＭＰａ、又は９５ＭＰａ～１００ＭＰａの引張強度を示す。

＜曲げ強度＞
　好ましくは、ＩＳＯ１７８に準拠して、下記の方法で製造された成形品が、１４０ＭＰａ以上、特に好ましくは、１４０ＭＰａ～１６０ＭＰａ、１４０ＭＰａ～１５０ＭＰａ、又は１４０ＭＰａ～１４５ＭＰａの曲げ強度を示す。

＜曲げ弾性率＞
　好ましくは、ＩＳＯ１７８に準拠して、下記の方法で製造された成形品が、７１００ＭＰａ以上、特に好ましくは、７１００ＭＰａ～８０００ＭＰａ、７１００ＭＰａ～７５００ＭＰａ、又は７１００ＭＰａ～７４００ＭＰａの曲げ弾性率を示す。

　引張強度、曲げ強度、及び曲げ弾性率の評価に用いる成形品は、評価の対象となるペレットから、射出成型機（シリンダー温度３００℃、金型温度１００℃）を用いて、長さ１７０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み４ｍｍのダンベル片を成型することによって、製造することができる。

　以下で、例示としての実施例によって、本開示に係る発明をより詳細に説明する。本発明は、下記の実施例に限定されない。

（第１の本発明）
≪第１の本発明に係る実施例１－１～１－３及び比較例１－１≫
　第１の本発明に係る実施例１－１～１－３及び比較例１－１では、プラスチック含有材料としての炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）板を加熱処理し、プラスチック分解効率を評価した。

＜実施例１－１＞
　実施例１－１は、下記のとおりにして行った。

（材料の提供及び配置）
　半導体材料としては、ハニカム構造を有する担体の表面に酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３、純度９９％以上、純正化学社製）を適用したものを用いた。ハニカム構造を有する担体は、１３セル／２５ｍｍであった。

　プラスチック含有材料としては、エポキシ樹脂含有比率４１重量％のＣＦＲＰ板を使用した。

　加熱炉の炉内容積は、９Ｌであった。加熱炉の内部において、半導体材料としての酸化クロムを担持している担体の上に、ＣＦＲＰ板を配置した。担体とＣＦＲＰ板とは、互いに接触して配置した。

　ＣＦＲＰ板の表面温度は、ＣＦＲＰ板の表面から５ｍｍ内に配置されたセンサーによって計測した。

（加熱処理）
　加熱炉のヒーター出力を介して加熱炉の内部温度を制御して、加熱炉の内部温度を上昇させた。

　ＣＦＲＰ板の表面温度が３００℃に到達する前に、酸素濃度６体積％の空気及び窒素ガスの混合ガスを、加熱炉内に導入した。混合ガスの加熱炉内への導入は、加熱炉の上方部に設けられた吸引口からガス導入量７０Ｌ／ｍｉｎで吸引を行い、加熱炉の下方部に設けられたガス供給口から混合ガスを流入させることによって行った。加熱炉内の酸素濃度を、酸素モニターによって計測した。

　上記混合ガスの導入によって酸素濃度６体積％に制御された雰囲気下で、３０分間にわたって、加熱処理を行った。加熱処理の間に、加熱炉のヒーター出力を調節して、ＣＦＲＰ板の表面温度を３７６℃の第１表面温度にまで上昇させた。

（評価）
　実施例１－１に係る方法におけるプラスチック分解効率の評価は、加熱処理前のＣＦＲＰ板の重量と加熱処理後のＣＦＲＰ板の重量との差から重量減少率（ｗｔ％）を算出することによって行った。結果を表１に示す。

＜実施例１－２＞
　加熱炉において、担体とＣＦＲＰ板とを３０ｍｍで互いに離して配置したこと、及び、加熱処理の間にＣＦＲＰ板の表面温度を３７７℃まで上昇させたことを除いて、実施例１－１と同様にして、実施例１－２の加熱処理及び評価を行った。結果を表１に示す。

＜実施例１－３＞
　加熱処理の時間を６０分間としたこと、及び、加熱処理の間にＣＦＲＰ板の表面温度を３７１℃まで上昇させたことを除いて、実施例１－１と同様にして、実施例１－３の加熱処理及び評価を行った。結果を表１に示す。

＜比較例１－１＞
　半導体材料を用いなかったこと、及び、加熱処理の間にＣＦＲＰ板の表面温度を３７０℃まで上昇させたことを除いて、実施例１－１と同様にして、比較例１－１の加熱処理及び評価を行った。結果を表１に示す。

　表１で見られるとおり、半導体材料の存在下、酸素濃度６体積％の低酸素濃度ガス導入下において、３７１℃～３７７℃の表面温度にまで加熱した実施例１－１～１－３は、半導体材料を用いない比較例１－１と比較して、プラスチック含有材料の分解効率が高かった。

　なお、実施例１－３では、処理時間を６０分間に延長したが、処理時間が３０分間であった実施例１－１と比較して、重量減少率の増加は限定的であった。これは、加熱処理の間にサンプル表面が炭化物で覆われ、その結果として、分解効率が減少したものと考えられる。

≪第１の本発明に係る実施例１－４及び比較例１－２≫
＜実施例１－４＞
　表面温度５００℃で６０分間の加熱を行ったこと以外は、実施例１－１と同様にして、実施例１－４に係る処理及び評価を行った。結果を下記の表２に示す。

＜比較例１－２＞
　半導体材料を用いなかったこと以外は、実施例１－４と同様にして、比較例１－２に係る処理及び評価を行った。結果を下記の表２に示す。

　実施例１－４及び比較例１－２に係る処理を経た後のサンプルの写真を、それぞれ、図４及び図５に示す。また、処理前のサンプルの写真を、図３に示す。

　表２で見られるように、酸素濃度６体積％の低酸素濃度ガス導入下において半導体材料下で加熱処理を行った実施例１－４は、酸素濃度６体積％の低酸素濃度ガス導入下において半導体材料なしで加熱処理を行った比較例１－２と比較して、高いプラスチック分解効率を示した。

　また、図５で見られるように、比較例１－２に係る処理後のサンプルの表面には、プラスチック由来の残留炭素が塊状に付着しており、一方で、図４で見られるように、実施例１－４に係る処理後のサンプルでは、そのような残留炭素の付着は確認されず、図３に示す処理前のサンプルの表面と同様に、比較的なめらかで均一性の高い表面を有していた。

≪第１の本発明に係る実施例１－５～１－９≫
　実施例１－５～１－９では、プラスチック含有材料としてのＣＦＲＰ板又は圧力容器に対して、二段階加熱処理を行った。そして、分解効率を評価し、かつ、加熱処理によって得られた炭素繊維（炭素繊維材料）の物性を評価した。

＜実施例１－５＞
　実施例１－５は、下記のとおりにして行った。

　プラスチック含有材料としては、エポキシ樹脂含有比率４１重量％のＣＦＲＰ板を使用した。処理前のＣＦＲＰ板に含まれる炭素繊維の物性を、参考例１－１として、表３に示す。

　加熱炉の炉内容積は、０．０５２５ｍ^３であった。加熱炉の内部で、半導体材料としての酸化クロムを担持している担体の上に、ＣＦＲＰ板を配置した。担体とＣＦＲＰ板とは、互いに接触して配置した。

　ＣＦＲＰ板の表面温度を、ＣＦＲＰ板の表面から５ｍｍ内に配置されたセンサーによって、計測した。

（加熱処理）
　加熱炉のヒーター出力を介して加熱炉の内部温度を制御して、加熱炉の内部温度を上昇させた。そして、ＣＦＲＰ板の表面温度が３００℃に到達する前に、酸素濃度８体積％の空気及び窒素ガスの混合ガスを、加熱炉内に導入した。加熱炉内への混合ガスの導入は、ガス導入量１９０Ｌ／ｍｉｎで吸引を行い、加熱炉に設けられたガス供給部から混合ガスを流入させることによって行った。

　なお、実施例１－５、並びに下記の実施例１－６及び比較例１－４では、加熱炉内に設置した酸素モニターによって、加熱炉内の酸素濃度を測定した。実施例１－７～１－９に関しては、炉内容積及びガス導入量に基づいて炉内酸素濃度を算出した。

　ＣＦＲＰ板の表面温度が３００℃の時点で、分解ガスの発生を確認した。

　上記混合ガスの導入によって酸素濃度８体積％に制御された雰囲気中で、１２０分間にわたって加熱処理を行った。加熱処理の間に、加熱炉のヒーター出力を調節して、ＣＦＲＰ板の表面温度を４５０℃の第１表面温度にまで上昇させた。

（二次加熱処理）
　そして、ガス吸引圧は保持したままで窒素ガスの供給を停止して空気のみを供給し、加熱炉内の酸素濃度が１０体積％以上になったことを確認し、さらに加熱処理を行った。２６０分間にわたる加熱処理の間に、ＣＦＲＰ板の表面温度を５００℃にまで上昇させた。なお、２６０分間にわたる平均酸素濃度は１４体積％、最大酸素濃度は１８体積％であった。

　実施例１－５では、０．８ｋｇのＣＦＲＰ板を処理した。炉内容積に対する処理量は、１５．２ｋｇ／ｍ^３であった。

（残留炭素量）
　加熱処理後に回収した炭素繊維（再生炭素繊維）におけるプラスチック由来の残留炭素量を、熱重量分析によって決定した。下記の表３における残留炭素量の値は、炭素繊維に対する残留炭素の量（重量％）を表す。

　熱重量分析は、下記のとおりにして行った：
（ｉ）回収した炭素繊維を粉砕して得た１～４ｍｇのサンプル片に対して、熱重量分析計において、０．２Ｌ／ｍｉｎの空気供給速度、５℃／ｍｉｎの加熱上昇率、及び１／６ｓの記録速度で、室温から１００℃への昇温、３０分間にわたる１００℃での保持、１００℃から４００℃への昇温、及び４００℃での保持からなる工程を有する熱重量分析を、合計３００分間にわたって行い、
（ｉｉ）重量減少率を時間に対してプロットしたグラフにおいて、傾きの変曲点を特定し、当該変曲点における重量減少率の値から、１００℃での保持期間における重量減少率を差し引くことによって、残留炭素量を算出した。

　また、加熱処理の後に回収された炭素繊維について、繊維単糸径、及び単繊維引張強度を計測し、かつ、ワイブル形状係数を算出した。

（単繊維引張強度）
　単繊維引張強度は、ＪＩＳ　Ｒ７６０６に準拠して、下記のとおりにして計測した：
　繊維束から少なくとも３０本の単繊維を採取し、
　デジタルマイクロスコープによって撮影した単繊維の側面画像において単繊維の直径を計測して、断面積を算出し、
　サンプリングした単繊維を、穴あき台紙に接着剤を用いて固定し、
　単繊維を固定した台紙を、引張試験機に取り付け、試長１０ｍｍ、歪速度１ｍｍ／分で引張試験を行って引張破断応力を測定し、
　単繊維の断面積及び引張破断応力から引張強度を算出し、
　少なくとも３０本の単繊維の引張強度の平均を、単繊維引張強度とした。

（ワイブル形状係数）
　ワイブル形状係数は、下記の式に従って算出した：
　ｌｎｌｎ｛１／（１－Ｆ）｝＝ｍ×ｌｎσ＋Ｃ
（式中、Ｆは、対称試料累積分布法により求められる破壊確率、σは、単繊維引張強度（ＭＰａ）、ｍは、ワイブル形状係数、Ｃは、定数である。）

　ｌｎｌｎ｛１／（１－Ｆ）｝とｌｎσとでワイブルプロットし、１次近似した傾きから、ワイブル形状係数ｍを求めた。

　実施例１－５に関する評価結果を、表３に示す。なお、繊維単糸径は、上記のとおりにして少なくとも３０本の単繊維に関して計測した単繊維の直径の平均である。

＜実施例１－６＞

　プラスチック含有材料として圧力容器を用いたこと、ガス導入量１２７Ｌ／ｍｉｎで混合ガスを吸引したこと、並びに、酸素濃度、表面温度、及び加熱処理の時間を下記の表３のとおりとしたことを除いて、実施例１－５と同様にして、処理を行った。

　実施例１－６で処理した圧力容器は、アルミライナー及び４４重量％のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）を有しており、ＦＲＰは、３１重量％の強化繊維及び１３％のエポキシ樹脂を含有していた。強化繊維は、主に炭素繊維から構成され、少量のガラス繊維を含んでいた。圧力容器の容量は、２．０Ｌであった。

　実施例１－６で処理したＦＲＰ量は、０．４７ｋｇであった。炉内容積に対する処理量は、９．０ｋｇ／ｍ^３であった。

　実施例１－６に関するプラスチック分解効率の評価結果、及び、回収された炭素繊維の物性の評価結果を、表３に示す。なお、二次加熱処理１８０分間にわたる平均酸素濃度は１８体積％、最大酸素濃度は２０体積％であった。

　なお、処理前の上記の圧力容器に含まれる炭素繊維の物性を、参考例１－２として、表３に示す。

＜実施例１－７＞
　加熱炉の炉内容積が０．１４３５ｍ^３であったこと、過熱水蒸気と空気との混合ガスをガス導入量２９Ｌ／ｍｉｎで加熱炉に導入したこと、並びに、表面温度及び加熱処理の時間を下記の表３のとおりとしたことを除いて、実施例１－５と同様にして、加熱処理を行った。

　なお、加熱炉の内部温度及びサンプルの表面温度は、加熱炉のヒーター出力及び過熱水蒸気の温度を介して制御した。

　実施例１－７では、１．０ｋｇのＣＦＲＰ板を処理した。炉内容積に対する処理量は、７．０ｋｇ／ｍ^３であった。

　実施例１－７に関するプラスチック分解効率の評価結果、及び、回収された炭素繊維の物性の評価結果を、表３に示す。なお、二次加熱処理では、空気のみを２９L／ｍｉｎで炉内に押し込んだ。

＜実施例１－８＞
　プラスチック含有材料として圧力容器を用いたこと、並びに、表面温度及び加熱処理の時間を下記の表３のとおりとしたことを除いて、実施例１－７と同様にして、処理を行った。

　実施例１－８で用いた圧力容器は、実施例１－６で用いた圧力容器と同様である。

　実施例１－８で処理されたＦＲＰ量は、０．４７ｋｇであった。炉内容積に対する処理量は、３．３ｋｇ／ｍ^３であった。

　実施例１－８に関するプラスチック分解効率の評価結果、及び、回収された炭素繊維の物性の評価結果を、表３に示す。なお、二次加熱処理では、空気のみを２９Ｌ／ｍｉｎで炉内に押し込んだ。

＜実施例１－９＞
　加熱炉の炉内容積が０．０４９ｍ^３であったこと、過熱水蒸気と空気との混合ガスをガス導入量２５Ｌ／ｍｉｎで加熱炉に導入したこと、表面温度及び加熱処理の時間を下記の表３のとおりとしたことを除いて、実施例１－７と同様にして、処理を行った。

　実施例１－９では、エポキシ樹脂比率３８％のＣＦＲＰ板を処理した。炉内容積に対する処理量は、１．６ｋｇ／ｍ^３であった。

　実施例１－９に関するプラスチック分解効率の評価結果、及び、回収された炭素繊維の物性の評価結果を、表３に示す。なお、二次加熱処理では、過熱水蒸気の供給を継続しつつ、空気量を増やし、酸素濃度１１体積％のガスを３８Ｌ／ｍｉｎで炉内に押し込んだ。

　処理前の実施例１－９に係る上記のＣＦＲＰ板に含まれる炭素繊維の物性を、参考例１－３として、表３に示す。

≪第１の本発明に係る比較例１－３≫
　比較例１－３では、材料の提供及び配置までは実施例１－５と同様に行い、その後に、加熱炉内の雰囲気の酸素濃度の調節を行わずに、加熱炉の内部温度を上昇させた。

　その結果、ＣＦＲＰ板の表面温度が３００℃に到達した時点でのヒーター出力のままで、過剰な自己発熱が発生し、ＣＦＲＰ板の表面の温度が４８５℃にまで上昇した。結果を表３に記載する。

　比較例１－３では、０．８ｋｇのＣＦＲＰ板を処理した。炉内容積に対する処理量は、１５．２ｋｇ／ｍ^３であった。

≪第１の本発明に係る比較例１－４≫

　半導体材料を用いなかったことを除いて、実施例１－６と同様にして、処理を行った。

　比較例１－４で処理されたＦＲＰ量は、０．４７ｋｇであった。炉内容積に対する処理量は、９．０ｋｇ／ｍ^３であった。

　比較例１－４に関して、回収された炭素繊維の物性の評価結果を、表３に示す。二次加熱処理１８０分間にわたる平均酸素濃度は１８体積％、最大酸素濃度は２０体積％であった。

　表３で見られるとおり、酸素濃度６～８体積％の低酸素濃度ガスを導入し、半導体材料の存在下で１次加熱処理を行い、そして、上昇した酸素濃度の下で２次加熱処理をさらに行った実施例１－５～１－９は、残留炭素量（残留炭素成分量）が低く、非常に優れたプラスチック分解効率を示した。

　また、酸素濃度の制御を行わなかった比較例１－３では、過剰な自己発熱が生じたのに対して、酸素濃度６～８体積％の低酸素濃度ガスを加熱炉に導入した実施例１－５～１－９では、過剰な自己発熱は観察されなかった。比較例１－３では、酸素濃度をあらかじめ下げずに分解処理を開始したことで、酸素濃度が過剰となり、結果として、半導体材料の存在下での分解温度の制御を適切に行うことができなかったと考えられる。

　さらに、実施例１－５～１－９で回収された炭素繊維は、処理前の炭素繊維（参考例１－１～参考例１－３）と比較して、繊維単糸径及び単繊維引張強度が同程度に保持されており、かつ、単繊維引張強度のワイブル形状係数が高くなっていた。すなわち、実施例１－５～１－９では、炭素繊維強化プラスチックを製造する前の炭素繊維よりも優れた物性を有する炭素繊維が回収された。

　さらに、半導体材料下での加熱処理を伴う実施例１－６で回収された炭素繊維は、半導体材料なしで加熱処理を行った比較例１－４で回収された炭素繊維よりも、特に単繊維引張強度及びワイブル形状係数の点で、優れた品質を有していた。

≪第２の本発明に係る実施例２－１≫
＜材料の調製＞
（再生炭素繊維）
　実施例２－１では、再生炭素繊維として、本開示の第１の発明に係る方法によって、ＣＦＲＰを原料として半導体熱活性法によって再生された、平均長さ５０ｍｍ、平均単繊維直径６．７μｍ、単繊維引張強度４．７ＧＰａ、ワイブル形状係数７．０、残留炭素量０．６重量％の再生炭素繊維を用いた。

（単繊維引張強度）
　単繊維引張強度は、ＪＩＳ　Ｒ７６０６に準拠して、上記の実施例１－５と同様にして計測した。

（ワイブル形状係数）
　ワイブル形状係数は、上記の実施例１－５と同様にして算出した。

（残留炭素量）
　再生炭素繊維における残留炭素成分の量は、熱重量分析（ＴＧＡ法）によって、下記のとおりにして決定した：
（ｉ）再生炭素繊維を粉砕して得た４ｍｇのサンプル片に対して、熱重量分析計において、０．２Ｌ／ｍｉｎの空気供給速度、５℃／ｍｉｎの加熱上昇率、及び１／６ｓの記録速度で、室温から１００℃への昇温、３０分間にわたる１００℃での保持、１００℃から４００℃への昇温、及び４８０分間にわたる４００℃での保持からなる工程を有する熱重量分析を、合計約６００分間にわたって行い、
（ｉｉ）重量減少率を時間に対してプロットしたグラフにおいて、傾きの変曲点を特定し、当該変曲点における重量減少率の値から、１００℃での保持期間における重量減少率を差し引くことによって、残留炭素の量を算出した。

　上記の再生炭素繊維をエポキシ系樹脂の水分散体に浸漬して引き上げた後、乾燥機中で乾燥し、再生炭素繊維に対して、熱可塑性樹脂とのバインダとして、２重量％のエポキシ系樹脂を塗付した。

（熱可塑性樹脂繊維）
　実施例２－１では、熱可塑性樹脂繊維として、平均長さ３８ｍｍのポリアミド６６樹脂繊維（ＰＡ６６樹脂繊維（東レ株式会社製、１４０１－１．３Ｔ－３８　Ｅ９）、単糸繊度１．３ｄｔｅｘ、捲縮数１７山／２５ｍｍ、融点２６５℃）を用いた。

＜混紡糸の製造＞
　バインダを付与した上記再生炭素繊維を８０重量％、上記ＰＡ６６樹脂繊維を２０重量％の比率で混合し、梳綿、練条、粗紡の各工程を経て紡績することによって、０．８６ｇ／ｍで連続する混紡糸（実施例２－１に係る混紡糸）を製造することができた。なお、粗紡工程では２００回／ｍの撚りを与えた。

＜炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造＞
　次に、上記で得られた混紡糸を、出口径３ｍｍの電線被覆用クロスヘッドダイを用いて、ポリアミド６（ＤＳＭ製：Ａｋｕｌｏｎ（登録商標）Ｆ－Ｘ９１８２、融点２２０℃）で被覆し、これを長さ３ｍｍに切断し、炭素繊維含有率が１７質量％（炭素繊維１００質量部あたり、ポリアミド６が４６３質量部）、直径２．６ｍｍ、カット長３ｍｍの、射出成形に適した芯鞘型ペレット（実施例２－１に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット）を得た。

＜射出成形評価＞
　得られた炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを原料として、１１０ｔｏｎ電動射出成形機（日本製鋼所製、Ｊ１１０ＡＤ）を用いて、シリンダー温度Ｃ１／Ｃ２／Ｃ３／Ｃ４／Ｎ＝２６５℃／２７０℃／２８０℃／２８０℃／２８０℃（Ｃ１～Ｃ４はキャビティ、Ｎはノズル）にて成形サイクル４０秒で射出成形し、肉厚４ｍｍの引張試験用ダンベル（実施例２－１に係る成形体）を得た。得られた成形体は、分散不良による繊維状物質の塊や気泡は見られず、外観は良好であった。

　得られたダンベルを試験片として、ＩＳＯ　５２７（ＪＩＳ　Ｋ７１６１）に準拠して、引張強度の測定を行った。引張強度は２００ＭＰａと優れた機械物性を示した。

　また、成形体中に含まれる再生炭素繊維の平均繊維長は、０．３３ｍｍであった。

　成形体中の再生炭素繊維の平均繊維長の評価は、下記のとおりにして行った：
　得られた成形体から２０ｍｍ×１０ｍｍの試験片を切り出し、５５０℃にて１．５時間有酸素雰囲気下で加熱し樹脂成分を燃焼除去した。残った炭素繊維を水に投入し、超音波振動により十分に攪拌させた。攪拌させた分散液を計量スプーンによりランダムに採取し評価用サンプルを得て、ニレコ社製画像解析装置Ｌｕｚｅｘ　ＡＰにて、繊維数３０００本の長さを計測し、長さ平均を算出し、成形体中における炭素繊維の平均繊維長を求めた。

　実施例２－１に係る結果を下記の表４に示す。

　≪第２の本発明に係る比較例２－１≫
　残留炭素量７．１重量％の再生炭素繊維を用いたこと以外は、実施例２－１と同様にして、混紡糸の製造を試みた。なお、再生炭素繊維における単繊維引張強度、ワイブル形状係数は、残留炭素による単繊維同士の結着が強固であり、単繊維を分離採取することができなかったため、評価できなかった。

　比較例２－１では、梳綿工程で、再生炭素繊維の単繊維同士の結着が十分に開繊されないこと、単繊維同士の絡み合いが少ないことが観察され、糸抜けが発生したため、連続する混紡糸を製造することはできなかった。結果を下記の表４に示す。

≪第３の本発明に係る実施例３－１≫
＜材料の調製＞
（再生炭素繊維）
　再生炭素繊維としては、本開示の第１の発明に係る方法によって、ＣＦＲＰを原料として半導体熱活性法によって再生された、平均長さ５０ｍｍ、平均単繊維直径６．７μｍ、単繊維引張強度４．７ＧＰａ、ワイブル形状係数７．０、残留炭素量０．６重量％の再生炭素繊維を用いた。

（残留炭素量）
　再生炭素繊維における残留炭素成分の量は、熱重量分析（ＴＧＡ法）によって、上記の実施例２－１と同様にして決定した。

　エポキシ系樹脂の水分散体に上記の再生炭素繊維を浸漬して引き上げた後、乾燥機中で乾燥し、再生炭素繊維に対して、熱可塑性樹脂とのバインダとして、２重量％のエポキシ系樹脂を塗付した。

（熱可塑性樹脂繊維）
　熱可塑性樹脂繊維として、平均長さ３８ｍｍのポリアミド６６樹脂繊維（ＰＡ６６樹脂繊維（東レ株式会社製、１４０１－１．３Ｔ－３８　Ｅ９）、単糸繊度１．３ｄｔｅｘ、捲縮数１７山／２５ｍｍ、融点２６５℃）を用いた。

＜混紡糸の製造＞
　バインダを付与した再生炭素繊維を８０重量％、ＰＡ６６樹脂繊維を２０重量％の比率で混合し、梳綿、練条、粗紡工程を経て紡績することによって、０．８６ｇ／ｍで連続する混紡糸を製造することができた。なお、粗紡工程では２００回／ｍの撚りを与えた。

＜炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造＞
　次に、上記で得られた混紡糸を、出口径２．３ｍｍの電線被覆用クロスヘッドダイを用いて、ポリアミド６（ＤＳＭ製：Ａｋｕｌｏｎ（登録商標）Ｆ－Ｘ９１８２、融点２２０℃）で被覆し、これをワインダーで巻き取ることで、炭素繊維含有率が１７質量％（炭素繊維１００質量部あたり、ポリアミド６が４６３質量部）、平均直径２．０ｍｍの、芯鞘構造を有するストランド状の繊維強化プラスチック（実施例３－１に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド）を得た。

＜３次元造形装置による造形＞
　直径の平均値２．０ｍｍの上記のストランド状の繊維強化プラスチックを、溶融堆積３次元造形装置（ボンサイラボ株式会社製「ＢＳ０１」）にセットし、吐出ヘッド温度２８０℃にて、下記の条件で造形テストを行った。
　吐出ヘッド移動速度：３０ｍｍ／分（樹脂吐出時）、１３０ｍｍ／分（吐出停止時）。　吐出量（倍率）：１００％
　積層ピッチ：０．２ｍｍ
　積層ベッド温度：２５℃
　雰囲気温度：２５℃
　雰囲気相対湿度：４０％
　造形中、ファンや送風機による造形物の冷却は行わなかった。

（１）垂れ評価：
　各辺が１０ｍｍの立方体２点を橋桁とし、この橋桁の中心間距離が５０ｍｍになるように水平面上に平行に配置し、その上に長さ６０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの板を渡した形状の橋状の３次元モデルを３次元ＣＡＤで設計し、このモデルを上記条件にて造形して、３次元造形物を製造した。造形された３次元モデルの板状の部分が、積層ベッドにもっとも近づいた部分と積層ベッドとの間の距離Ｚを測定し、垂れ量を下記式から算出した。
　　　　　垂れ量（ｍｍ）＝１０－Ｚ
　造形を３回繰り返して垂れ量の平均値を算出し、この平均値が０ｍｍ以上２ｍｍ未満を優秀合格（◎）、２ｍｍ以上４ｍｍ未満を合格（○）、４ｍｍ以上を不合格（×）とした。得られたストランドの垂れ評価を実施したところ、垂れ量の平均値は３．４ｍｍであった。

（２）吐出／停止応答性の評価：
　断面が１辺２ｍｍの正方形で高さが２０ｍｍの角柱２５個を、水平面上に１０ｍｍ間隔で描いた５×５の正方格子点上にそれぞれ立てて配置した３次元モデルを３次元ＣＡＤで設計し、このモデルを上記条件にて造形して、３次元造形物を製造した。造形された３次元モデルの寸法をノギスで測定し、角柱の断面の２辺のうち３ｍｍ以上になる部分がある角柱の数を造形失敗数とした。造形を３回繰り返して造形失敗数の平均値を算出し、この平均値が０個以上２個未満を優秀合格（◎）、２個以上５個未満を合格（○）、５個以上を不合格（×）とした。得られたストランドの吐出／停止応答性評価を実施したところ、造形失敗数の平均値は３．７であった。

（３）造形の安定性の評価：
　断面が１０ｍｍの正方形で高さが１００ｍｍの角柱２５個を、水平面上に２０ｍｍ間隔で描いた５×５の正方格子点上にそれぞれ立てて配置した３次元モデルを３次元ＣＡＤで設計し、このモデルを上記条件にて造形して、３次元造形物を製造した。造形に用いたストランドは重量３００ｇ（体積２５０ｃｍ^３、連続長さ約１０４ｍ）を充分に超えるものを用いた。造形が異常なく終了した場合は合格（○）とし、途中で吐出量が減少した、あるいは吐出が停止した場合は不合格（×）とした。得られたストランドの造形安定性評価を実施したところ、造形は異常なく終了した。

　実施例３－１に係る結果を、下記の表５に示す。

　≪第３の本発明に係る比較例３－１≫
　残留炭素量７．１重量％の再生炭素繊維を用いたこと以外は、実施例３－１と同様にして、混紡糸の製造を試みた。なお、再生炭素繊維における単繊維引張強度、ワイブル形状係数は、残留炭素による単繊維同士の結着が強固であり測定は困難であった。

　比較例３－１では、梳綿工程で、再生炭素繊維の単繊維同士の結着が十分に開繊されないこと、単繊維同士の絡み合いが少ないことが観察され、糸抜けが発生したため、連続する混紡糸を製造することはできなかった。結果を下記の表５に示す。

　１１　　半導体材料
　１２　　プラスチック含有材料
　２０　　加熱炉
　２１　　半導体材料を有する担体
　２２　　プラスチック含有材料
　２３　　熱源（ヒーター）
　２４　　ガス供給部
　２５　　排気口
　２６　　加熱炉の内部空間
　２７　　温度センサー
　１００　炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド
　１１０　ストランドの芯成分
　１２０　ストランドの鞘成分
　２００　炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット
　２１０　ペレットの芯成分
　２２０　ペレットの鞘成分
　Ｌ　　　ペレットのカット長
　Ｒ　　　ペレットの直径
　Ｃ　　　切断処理
　１００ｂ　本開示に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド
　１１０ｂ　芯成分
　１２０ｂ　鞘成分

Claims

　プラスチック含有材料を、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスが導入された加熱炉内の雰囲気中において、半導体材料の存在下、第１表面温度まで加熱して、前記プラスチック含有材料中のプラスチックを分解すること、
を含む、プラスチック含有材料の分解方法。
　前記低酸素濃度ガスを、前記プラスチック含有材料の表面温度が３００℃未満である間に前記加熱炉の前記雰囲気中に導入する、請求項１に記載の分解方法。
　前記第１表面温度が、３００℃～６００℃である、請求項１又は２に記載の分解方法。
　前記低酸素濃度ガスが、空気及び希釈ガスの混合ガスである、請求項１～３のいずれか一項に記載の分解方法。
　前記プラスチック含有材料と前記半導体材料とが、５０ｍｍ以下の距離で互いに離れて配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の分解方法。
　前記第１表面温度での加熱処理に供された前記プラスチック含有材料を、半導体材料の存在下、酸素濃度１０体積％以上の雰囲気中において加熱することを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の分解方法。
　前記プラスチック含有材料が、プラスチック及び無機材料を含有しており、かつ
　請求項１～６のいずれか一項に記載の分解方法によって前記プラスチック含有材料中の前記プラスチックを分解して、前記無機材料を回収することを含む、
無機材料の回収方法。
　前記無機材料と共に回収される前記プラスチック由来の残留炭素が、前記無機材料の５重量％以下である、請求項７に記載の方法。
　前記プラスチック含有材料が、前記無機材料として炭素繊維を含有している炭素繊維強化プラスチックである、請求項７又は８に記載の方法。
　回収される前記炭素繊維が、３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有する、請求項９に記載の方法。
　３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有する、再生炭素繊維。
　請求項１１に記載の再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含む混紡糸であって、
　前記再生炭素繊維が、残留炭素成分を含み、前記残留炭素成分の含有量が、前記再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下であること、
を特徴とする、混紡糸。
　請求項１１に記載の再生炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含む混紡糸を含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランドであって、
　前記再生炭素繊維が、残留炭素成分を含み、前記残留炭素成分の含有量が、前記再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下であること、
を特徴とする、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ストランド。
　請求項１１に記載の再生炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットであって、
　前記再生炭素繊維が、残留炭素成分を含み、前記残留炭素成分の含有量が、前記再生炭素繊維に対して０重量％超５．０重量％以下であること、
を特徴とする、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
　プラスチック含有材料を、酸素濃度１０体積％未満である低酸素濃度ガスが導入された加熱炉内の雰囲気中において、半導体材料の存在下、第１表面温度まで加熱して、前記プラスチック含有材料中のプラスチックを分解すること、
を含み、
　ここで、前記プラスチック含有材料が、炭素繊維を含有している炭素繊維強化プラスチックである、
　３．０ＧＰａ以上の単繊維引張強度及び６．０以上のワイブル形状係数を有する再生炭素繊維の製造方法。