JP6294129B2 - Recycling method of fiber reinforced thermoplastic resin - Google Patents
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Description
本発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含んで構成される繊維強化熱可塑性樹脂のリサイクル方法に関する。 The present invention relates to a method for recycling a fiber reinforced thermoplastic resin including a reinforced fiber and a thermoplastic resin.
強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む繊維強化熱可塑性樹脂(FRTP:Fiber Reinforced Thermo Plastics)の成形品について、使用済みの回収品や、製造工程で生じた端材及び成形不良品等(以下、総称して廃FRTP材ともいう)をリサイクルする方法が提案されている。 Regarding molded products of fiber reinforced thermoplastic resins (FRTP) including reinforced fibers and thermoplastic resins, used recovered products, scraps and molding defects produced in the manufacturing process, etc. A method for recycling waste FRTP material) has been proposed.
例えば、特許文献1には、ドリル孔や表面傷等が形成され、損傷した使用済みのFRTP成形品について、外観品質を修復し、再使用可能な状態とする方法が記載されている。具体的には、上記の使用済みFRTP成形品の両面に板状体を重ね合わせて加熱し、熱可塑性樹脂が溶融している状態で板状体同士を接近させて加圧する。これにより熱可塑性樹脂を流動させてドリル孔や表面傷等を埋めることで、外観品質を修復する。 For example, Patent Document 1 describes a method of repairing the appearance quality of a used FRTP molded product that has been damaged due to drill holes, surface scratches, or the like, and that can be reused. Specifically, the plate-like bodies are superposed on both surfaces of the used FRTP molded product and heated, and the plate-like bodies are brought close to each other and pressed in a state where the thermoplastic resin is melted. As a result, the appearance quality is restored by filling the drill holes and surface scratches by causing the thermoplastic resin to flow.
続いて、熱可塑性樹脂が溶融した状態のままで加圧力を除去して、強化繊維をスプリングバックさせる。これにより板状体同士の間を均一に膨張させた後、再度加圧することにより、膨張して増加した分の厚みを低減させる。さらに、この状態で熱可塑性樹脂を冷却固化し、板状体を取り外すことで、再使用可能なFRTP成形品を得ている。 Subsequently, the applied pressure is removed while the thermoplastic resin is in a molten state, and the reinforcing fiber is spring-backed. In this way, the plate-shaped bodies are uniformly expanded and then pressurized again, thereby reducing the thickness of the expanded and increased portion. Further, in this state, the thermoplastic resin is cooled and solidified, and the plate-like body is removed to obtain a reusable FRTP molded product.
しかしながら、上記のリサイクル方法は、使用済みのFRTP成形品を同一の形状及び用途で再使用することを前提としており、異なる形状に再成形し異なる用途に供し得るFRTP成形品を得ることについては想定されていない。 However, the above recycling method is based on the premise that a used FRTP molded product is reused in the same shape and application, and it is assumed that an FRTP molded product that can be reshaped into a different shape and used for a different application is obtained. It has not been.
最初の用途とは異なる用途に供し得る素材を得るリサイクル方法としては、例えば、特許文献2、3に記載されたものが挙げられる。いずれも、廃FRTP材を粉砕した粉砕物を集積した後に加熱溶融することで、再成形体を得るリサイクル方法である。すなわち、廃FRTP材を粉砕して粉砕物とすることで、熱プレス成形や射出成形を再び施して再成形体とするための再成形用素材としている。 Examples of the recycling method for obtaining a material that can be used for a use different from the first use include those described in Patent Documents 2 and 3. In any case, the pulverized material obtained by pulverizing the waste FRTP material is accumulated and then heated and melted to obtain a reshaped product. In other words, the waste FRTP material is pulverized into a pulverized product, which is used as a remolding material for re-molding by performing hot press molding or injection molding again.
廃FRTP材のさらにまた別のリサイクル方法としては、特許文献4に開示されるように、熱可塑性樹脂を熱分解して廃FRTP材から除去することで、強化繊維を回収して再利用するものがある。 As another recycling method of waste FRTP material, as disclosed in Patent Document 4, the thermoplastic fiber is thermally decomposed and removed from the waste FRTP material, whereby the reinforcing fiber is recovered and reused. There is.
FRTP成形品は、強化繊維を熱可塑性樹脂によって囲繞・押圧した高密度・高強度のバルク体である。このようなバルク体である廃FRTP成形品を粉砕や切断すること自体、容易ではない。特に強化繊維に炭素繊維を用いた成形品を切断する場合、炭素繊維が比較的高強度且つ高硬度であるため切断工具の摩耗が激しくなり、経済的な観点から好ましくない。 The FRTP molded product is a high-density, high-strength bulk body in which reinforcing fibers are surrounded and pressed by a thermoplastic resin. It is not easy to pulverize or cut such a waste FRTP molded product which is a bulk body. In particular, when a molded product using carbon fiber as a reinforcing fiber is cut, since the carbon fiber is relatively high in strength and hardness, wear of the cutting tool becomes severe, which is not preferable from an economical viewpoint.
また、廃FRTP材を粉砕等したとしても、母材である熱可塑性樹脂とともに強化繊維も切断されてしまうため、得られた再成形用素材から十分に強度の高い成形品を再成形することは困難である。すなわち、特許文献2、3記載の方法で実使用可能な再成形用素材を得ることはできない。 In addition, even if the waste FRTP material is pulverized, the reinforcing fibers are also cut together with the thermoplastic resin as the base material, so that it is possible to remold a sufficiently strong molded product from the obtained remolding material. Have difficulty. That is, it is impossible to obtain a remolding material that can be actually used by the methods described in Patent Documents 2 and 3.
さらに、特許文献4記載の方法においても、繊維強化複合材料では、強化繊維の配向方向以外の方向に対する熱伝導性が金属材料等に比して著しく低いため、上記のバルク状の廃FRTP材に対して、内部の熱可塑性樹脂にまで熱を伝えることは容易ではなく処理に時間がかかる。すなわち、廃FRTP材に含まれる熱可塑性樹脂を全て熱分解して、強化繊維のみを効率的に回収することは困難である。 Furthermore, in the method described in Patent Document 4, the fiber-reinforced composite material has a significantly lower thermal conductivity in the direction other than the orientation direction of the reinforcing fiber as compared with the metal material or the like. On the other hand, it is not easy to transfer heat to the internal thermoplastic resin, and processing takes time. That is, it is difficult to thermally recover all the thermoplastic resins contained in the waste FRTP material and efficiently recover only the reinforcing fibers.
本発明は上記した問題を解決するためになされたものであり、廃FRTP材について、強化繊維が切断されることを抑制しつつ粉砕ないし切断することや、内部まで有効に加熱することが容易な状態、すなわち、有効且つ迅速にリサイクルすることが可能な状態にして、リサイクル効率を向上させることが可能な繊維強化熱可塑性樹脂のリサイクル方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is easy to crush or cut waste FRTP materials while suppressing the cutting of reinforcing fibers, and to heat effectively to the inside. An object of the present invention is to provide a method for recycling a fiber-reinforced thermoplastic resin that can be recycled in a state, that is, in a state where it can be effectively and quickly recycled.
前記の目的を達成するために、本発明は、強化繊維と、該強化繊維を囲繞し且つ該強化繊維の反発力よりも大きな押圧力を付与することで該強化繊維を拘束する熱可塑性樹脂とを含む繊維強化熱可塑性樹脂のリサイクル方法であって、
前記熱可塑性樹脂に液体を吸収させる工程と、
前記液体が気化するとともに、前記熱可塑性樹脂が軟化して該熱可塑性樹脂の前記強化繊維に対する押圧力が該強化繊維の反発力よりも小さくなるまで前記繊維強化熱可塑性樹脂を加熱し、前記熱可塑性樹脂の拘束から解放された前記強化繊維の反発力によって前記熱可塑性樹脂を押圧して前記強化繊維同士の間に空隙を形成することにより、前記繊維強化熱可塑性樹脂を膨張させる工程と、
を有することを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a reinforcing fiber and a thermoplastic resin that surrounds the reinforcing fiber and restrains the reinforcing fiber by applying a pressing force larger than the repulsive force of the reinforcing fiber. A method for recycling a fiber-reinforced thermoplastic resin containing
Absorbing the liquid in the thermoplastic resin;
While the liquid is vaporized, the fiber reinforced thermoplastic resin is heated until the thermoplastic resin softens and the pressing force of the thermoplastic resin on the reinforcing fiber becomes smaller than the repulsive force of the reinforcing fiber, and the heat A step of expanding the fiber-reinforced thermoplastic resin by forming a void between the reinforcing fibers by pressing the thermoplastic resin by a repulsive force of the reinforcing fibers released from the restraint of the plastic resin;
It is characterized by having.
繊維強化熱可塑性樹脂(FRTP)では、縒り合わされた強化繊維が熱可塑性樹脂中に圧縮された(すなわち、弾性変形した)状態で存在する。すなわち、強化繊維は、熱可塑性樹脂から押圧力を受けている。強化繊維が元の形状に戻ろうとするため、熱可塑性樹脂には、強化繊維からの反発力が作用する。この反発力が前記押圧力に比して小さいため、強化繊維は、圧縮されて反発力を蓄えた状態で熱可塑性樹脂に拘束されている。 In the fiber reinforced thermoplastic resin (FRTP), the reinforced fibers that are twisted together exist in a state of being compressed (that is, elastically deformed) in the thermoplastic resin. That is, the reinforcing fiber receives a pressing force from the thermoplastic resin. Since the reinforcing fibers try to return to the original shape, a repulsive force from the reinforcing fibers acts on the thermoplastic resin. Since the repulsive force is smaller than the pressing force, the reinforcing fiber is compressed and restrained by the thermoplastic resin in a state where the repulsive force is stored.
このFRTPに液体を吸収させた後、熱可塑性樹脂の融点又はガラス転移点以上の温度まで加熱すると、熱可塑性樹脂が軟化して強化繊維に対する押圧力が低下する。これに伴い強化繊維が熱可塑性樹脂の拘束から解放され、その反発力に従って変形する。その結果、強化繊維同士の間に空隙が形成されてFRTPが膨張する。また、上記の通りFRTPを加熱することに伴って、該熱可塑性樹脂に吸収されていた液体が気化する。この際の気化膨張も相俟って、FRTPの膨張をさらに促進することができる。 When the FRTP absorbs the liquid and then heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin or the glass transition point, the thermoplastic resin softens and the pressing force against the reinforcing fibers decreases. Along with this, the reinforcing fiber is released from the restraint of the thermoplastic resin and is deformed according to the repulsive force. As a result, voids are formed between the reinforcing fibers and FRTP expands. In addition, as the FRTP is heated as described above, the liquid absorbed in the thermoplastic resin is vaporized. In combination with the vaporization expansion at this time, the expansion of FRTP can be further promoted.
従って、本発明では、FRTPの単位体積あたりの密度(見掛け密度)を低減させることができる。このようなFRTPは低強度であるので、容易に粉砕ないし切断することができる。 Therefore, in the present invention, the density per unit volume (apparent density) of FRTP can be reduced. Since such FRTP has low strength, it can be easily crushed or cut.
また、上記したように強化繊維同士の間に空隙が形成されるため、粉砕ないし切断を行う際には、強化繊維同士の間で剥離による破壊が起こる。このため、強化繊維が切断されることを抑制しつつFRTPを粉砕及び切断することが容易である。 Moreover, since a space | gap is formed between reinforcing fibers as above mentioned, when grinding | pulverizing thru | or cutting | disconnection, destruction by peeling arises between reinforcing fibers. For this reason, it is easy to grind and cut FRTP while suppressing cutting of the reinforcing fibers.
しかも、内部に空隙が形成されたFRTPでは、熱が内部に容易に回り込む。このため、内部まで加熱することが容易である。すなわち、FRTPを効率よくリサイクルすることが可能となる。 In addition, in FRTP in which voids are formed inside, heat easily goes inside. For this reason, it is easy to heat to the inside. That is, FRTP can be efficiently recycled.
熱可塑性樹脂に吸収させる液体は、低コストであり且つ取り扱いが容易であることから、水が好ましい。しかも、この場合、熱可塑性樹脂の吸水性を利用して、熱可塑性樹脂に水を容易に吸収させることができる。さらに、FRTPを加熱する際に、熱可塑性樹脂に吸収された水を容易に蒸発させて膨張させることができる。従ってFRTPの体積を容易且つ良好に膨張させて、FRTPをより効率的にリサイクルすることが可能になる。 The liquid to be absorbed by the thermoplastic resin is preferably water because of its low cost and easy handling. In addition, in this case, the water can be easily absorbed by the thermoplastic resin by utilizing the water absorption of the thermoplastic resin. Furthermore, when the FRTP is heated, the water absorbed by the thermoplastic resin can be easily evaporated and expanded. Therefore, it is possible to easily and satisfactorily expand the volume of FRTP and to recycle FRTP more efficiently.
上記のように膨張させたFRTPをさらに冷却して固化した後、切断又は粉砕の少なくともいずれか一方の処理を行うことが好ましい。FRTPを膨張させた状態で冷却することによって、密度を低減させた状態、すなわち強度を低下させた状態で固化することができる。 It is preferable that after the FRTP expanded as described above is further cooled and solidified, at least one of cutting and pulverization is performed. By cooling the FRTP in an expanded state, the FRTP can be solidified in a state where the density is reduced, that is, in a state where the strength is reduced.
このように固化したFRTPでは、熱可塑性樹脂中及び強化繊維同士の間に空隙が形成され、且つ熱可塑性樹脂の強化繊維に対する拘束(押圧力)が低減している。従って、強化繊維同士の間を破壊しつつ、容易に熱可塑性樹脂を粉砕又は切断することができる。これにより強化繊維が切断されることが抑制されるので、比較的長尺な強化繊維を含み、このために十分な強度を示す成形品を再成形することが可能な再成形用素材を得ることができる。 In FRTP solidified in this way, voids are formed in the thermoplastic resin and between the reinforcing fibers, and the restraint (pressing force) of the thermoplastic resin on the reinforcing fibers is reduced. Therefore, the thermoplastic resin can be easily crushed or cut while breaking between the reinforcing fibers. As a result, cutting of the reinforcing fibers is suppressed, so that a remolding material that includes a relatively long reinforcing fiber and that can remold a molded product exhibiting sufficient strength for this purpose is obtained. Can do.
FRTPの加熱は、真空又は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。これにより、熱可塑性樹脂や強化繊維が酸化して劣化することを抑制することができる。従って、より良好な再生形用素材を得ることが可能になる。 The heating of FRTP is preferably performed in a vacuum or an inert gas atmosphere. Thereby, it can suppress that a thermoplastic resin and a reinforced fiber oxidize and deteriorate. Therefore, it becomes possible to obtain a better reproducible material.
上記のように膨張させたFTRPの熱可塑性樹脂を熱分解することによって、強化繊維を回収する。上記したようにFRTPの内部に多数の空隙が形成されるため、FRTPの内部まで加熱することが容易となる。熱分解に酸化反応を併用する場合においても、FRTPの内部まで空気が入り込んでいるため迅速且つ効果的に分解を進行させることができる。従って、熱可塑性樹脂を容易に熱分解して強化繊維のみを効率的に回収することができる。
The thermoplastic resin FTRP inflated as described above by thermal decomposition, we recover reinforcing fibers. As described above, since many voids are formed in the FRTP, it is easy to heat the inside of the FRTP. Even when an oxidation reaction is used in combination with the thermal decomposition, since the air has entered the inside of FRTP, the decomposition can proceed quickly and effectively. Therefore, the thermoplastic resin can be easily pyrolyzed and only the reinforcing fibers can be efficiently recovered.
強化繊維の長さは、1mm以上であることが好ましい。この場合、熱可塑性樹脂を軟化させた際に、強化繊維に十分な反発力が発現する。従って、FRTPをより効率的に膨張させることが可能となる。 The length of the reinforcing fiber is preferably 1 mm or more. In this case, when the thermoplastic resin is softened, a sufficient repulsive force is exerted on the reinforcing fibers. Therefore, FRTP can be expanded more efficiently.
本発明によれば、FRTPの特に強化繊維同士の間に空隙を形成することができるので、FRTPを膨張させて単位体積あたりの密度(見掛け密度)を低減させることができる。このようなFRTPは低強度であり、しかも、強化繊維同士の間で破壊が容易に進行する。このため、強化繊維が切断されることを抑制しつつFRTPを粉砕及び切断することが可能となる。すなわち、十分な強度を示す成形品が得られる再成形用素材とすることができる。 According to the present invention, since voids can be formed particularly between the reinforcing fibers of FRTP, the density per unit volume (apparent density) can be reduced by expanding FRTP. Such FRTP has low strength, and breakage easily proceeds between reinforcing fibers. For this reason, it becomes possible to grind | pulverize and cut | disconnect FRTP, suppressing that a reinforcement fiber is cut | disconnected. That is, it can be set as the material for remolding from which the molded article which shows sufficient intensity | strength is obtained.
また、FRTPの内部を加熱することが容易となるので、例えば、熱可塑性樹脂を熱分解して強化繊維を回収するときに有利となる。 Moreover, since it becomes easy to heat the inside of FRTP, it is advantageous, for example, when the thermoplastic resin is thermally decomposed and the reinforcing fibers are recovered.
以下、本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂のリサイクル方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the method for recycling a fiber-reinforced thermoplastic resin according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本実施形態に係るリサイクル方法は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含んで構成されるFRTP成形品のうち、使用済みの回収品や、製造工程で生じた端材及び成形不良品等の廃FRTP材に対して好適に適用される。 In the recycling method according to the present embodiment, among the FRTP molded products configured to include the reinforcing fibers and the thermoplastic resin, the used FRTPs such as used recovered products, scraps and defective moldings generated in the manufacturing process, etc. It is suitably applied to the material.
図1は、この種のFRTP成形品10の側面の光学顕微鏡写真である。ここで、FRTP成形品10は、独国ボンドラミネート社製のテペックスダイナライトであり、縒り合わせた炭素繊維(強化繊維12)の束を2次元的に配向させた繊維層14を複数重畳した重畳体16を、ナイロン−6,6(N66)からなる熱可塑性樹脂18で囲繞・押圧したものである。図1では、FRTP成形品10における強化繊維12の繊維方向に沿う方向を示している。なお、この場合、強化繊維12は45体積%である。
FIG. 1 is an optical micrograph of the side surface of this type of FRTP molded
FRTP成形品10は、溶融した熱可塑性樹脂18を含浸させた重畳体16に高圧を付与して内部の空隙を除去した後、前記熱可塑性樹脂18を冷却固化することで得られる。すなわち、FRTP成形品10では、強化繊維12は、冷却固化に伴って収縮した熱可塑性樹脂18に囲繞されており、このため、該熱可塑性樹脂18から押圧力を受けている。従って、強化繊維12は、圧縮された状態にある。
The FRTP molded
強化繊維12から熱可塑性樹脂18には、強化繊維12が元の形状に戻ろうとする反発力が作用する。しかしながら、熱可塑性樹脂18の押圧力の方が大きいため、強化繊維12は、圧縮された状態で、固化した熱可塑性樹脂18に拘束されている。
A repulsive force is applied from the reinforcing
以下、このFRTP成形品10に対して本実施形態に係るリサイクル方法を適用とする場合を例示して説明するが、適用対象が上記のFRTP成形品10に限定されるものではないことは勿論である。
Hereinafter, the case where the recycling method according to the present embodiment is applied to the FRTP molded
例えば、強化繊維としては、上記の炭素繊維の他、ガラス繊維、アラミド繊維、天然繊維、金属繊維、セラミックス繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等を採用することができる。いずれにおいても、長さ1mm以上の複数の強化繊維の束が2次元又は1次元的に配向されていることが好ましい。 For example, as the reinforcing fiber, glass fiber, aramid fiber, natural fiber, metal fiber, ceramic fiber, ultrahigh molecular weight polyethylene fiber, and the like can be employed in addition to the above carbon fiber. In any case, a bundle of a plurality of reinforcing fibers having a length of 1 mm or more is preferably oriented two-dimensionally or one-dimensionally.
さらに、強化繊維の割合は、例えば、10〜80体積%、一層好ましくは20〜70%に設定することができる。 Furthermore, the ratio of the reinforcing fibers can be set to, for example, 10 to 80% by volume, more preferably 20 to 70%.
また、熱可塑性樹脂としては、上記のN66の他、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、芳香族ポリケトン及び芳香族系高分子等を採用することができる。 As the thermoplastic resin, polyolefin, polyester, polyamide, aromatic polyketone, aromatic polymer, and the like can be employed in addition to the above N66.
ポリオレフィンの代表例には、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)等が挙げられる。また、ポリエステルとしてはポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)等が例示され、ポリアミドとしてはナイロン−6(N6)、半芳香族ポリアミド類等が例示される。さらに、芳香族ポリケトンとしてはポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトン(PEK)等が挙げられ、芳香族系高分子としてはポリサルホン(PSF)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)等が挙げられる。 Representative examples of polyolefin include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS) and the like. Examples of the polyester include polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), and polycarbonate (PC). Examples of the polyamide include nylon-6 (N6) and semi-aromatic polyamides. Furthermore, examples of the aromatic polyketone include polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketone (PEK), and examples of the aromatic polymer include polysulfone (PSF). ), Polyphenylene sulfide (PPS), polybenzimidazole (PBI) and the like.
本実施形態に係るリサイクル方法では、先ず、熱可塑性樹脂18に液体を吸収させる。このためには、例えば、FRTP成形品10を液体中に浸漬すればよい。別の方法としては、液体を気化させた蒸気中又は該蒸気を含んだ気体中にFRTP成形品10を放置してもよい。
In the recycling method according to this embodiment, first, the liquid is absorbed by the
前記液体は、熱可塑性樹脂18及び強化繊維12に対して化学的変化(劣化)を生じさせるものではなく、且つ熱可塑性樹脂18の溶融温度(融点又はガラス転移点)以下の温度で気化するものであればよい。このような液体としてはアルコールや水等を例示することができるが、低コストであり、取り扱いが極めて容易であるという利点があることから、水が特に好ましい。
The liquid does not cause a chemical change (deterioration) with respect to the
液体を水とすることで、熱可塑性樹脂18や強化繊維12に劣化を生じさせることなく、熱可塑性樹脂18に容易に吸水させることができるとともに、後述するようにFRTP成形品10を加熱することによって、熱可塑性樹脂18中から容易に蒸発させることができる。さらに、熱可塑性樹脂18の吸水性を利用して、空気中の水分を吸収させることも可能となる。
By using water as the liquid, the
次いで、液体を含むFRTP成形品10を、例えば、熱可塑性樹脂18に加熱による劣化が生じない範囲内で、該熱可塑性樹脂18の溶融温度以上の温度となるまで加熱する。FRTP成形品10の加熱は、空気中で行うことも可能であるが、真空、又は窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。これにより熱可塑性樹脂18が酸化して劣化することを抑制することができる。なお、加熱手段は特に限定されるものではなく、電熱、遠赤外線、近赤外線、燃焼等の公知の手段を用いて行うことができる。
Next, the FRTP molded
上記の通りFRTP成形品10を加熱することによって、熱可塑性樹脂18に吸収されていた液体が気化して膨張する。また、熱可塑性樹脂18が軟化し、このために強化繊維12を拘束する熱可塑性樹脂18の押圧力が低下する。すなわち、該押圧力が強化繊維12の反発力よりも小さくなる。その結果、強化繊維12が熱可塑性樹脂18の拘束から解放され、圧縮状態から元の形状に戻るように変形する。この際、軟化した熱可塑性樹脂18が強化繊維12によって押圧される。
By heating the FRTP molded
以上のように、液体が気化した気体及び強化繊維12によって熱可塑性樹脂18が押圧される。この押圧により、FRTP成形品10が内部から押し広げられる。これを冷却することにより、図2に示すように、繊維層14の層間及び熱可塑性樹脂18中に大容積の空隙20が多数形成される。換言すれば、FRTP成形品10を膨張させて多孔質体とすることができる。以下では、このようにして膨張し多孔質体となったFRTP成形品10を膨張体22と称する。なお、強化繊維12の長さを1mm以上とすることで、強化繊維12の反発力を良好に発現させて、FRTP成形品10を一層容易に膨張させることができる。
As described above, the
膨張体22では、FRTP成形品10に比して単位体積あたりの見掛け密度が小さい。上記したように大容積の空隙20が多数形成されているからである。
In the expanded
このような膨張体22は、強度が小さい。さらに、空隙20が存在するために繊維層14の層間が剥離し易くなっている。従って、膨張体22を粉砕ないし切断することが容易であり、このときには、繊維層14、14同士の層間で破壊が生じる。このため、強化繊維12が切断されて短くなることを抑制しつつ、膨張体22(FRTP成形品10)を容易に粉砕及び切断することができる。なお、粉砕手段及び切断手段は特に限定されるものではなく、プレス、シュレッダ、ミル等の公知の手段を用いることができる。
Such an expanded
このような粉砕片ないし切断片は、例えば、母材となる熱可塑性樹脂の含有量を調整した後、押し出し機によってペレット化することで、射出成形用の出発材料(再成形用素材)とすることができる。上記したように粉砕片ないし切断片では、強化繊維12が切断することが回避されているので、該再成形用素材を用いることにより、十分な強度を示す射出成形品を得ることができる。
Such a pulverized piece or cut piece is, for example, prepared as a starting material for injection molding (reforming material) by adjusting the content of the thermoplastic resin as a base material and then pelletizing it with an extruder. be able to. As described above, in the pulverized pieces or cut pieces, the reinforcing
又は、粉砕片ないし切断片をプレス成形の出発材料(再成形用素材)とするようにしてもよい。この場合、粉砕片ないし切断片を加熱するとともにプレスすることによってプレス成形品を得ることができる。このようにしても、上記の射出成形と同様の理由から、十分な強度を示すプレス成形品を得ることができる。 Alternatively, the pulverized pieces or cut pieces may be used as the starting material (reforming material) for press molding. In this case, a press-molded product can be obtained by heating and pressing the crushed pieces or cut pieces. Even if it does in this way, the press-molded article which shows sufficient intensity | strength can be obtained for the same reason as said injection molding.
以上のように、本実施形態によれば、FRTP成形品10から良好な再成形用素材を得ることができる。すなわち、FRTP成形品10を有効にリサイクルすることが可能である。
As described above, according to the present embodiment, a good remolding material can be obtained from the FRTP molded
また、上記のようにして得られた膨張体22から強化繊維12を回収して再使用することも可能である。以下、この回収について説明する。
It is also possible to collect the reinforcing
このリサイクル方法では、脱酸素雰囲気下において、熱可塑性樹脂18が熱分解される温度まで膨張体22を加熱する。このような条件下での加熱により、熱可塑性樹脂18が熱分解される。膨張体22の内部には多数の空隙20が形成されているので、該膨張体22の内部に熱が回り込み易い。すなわち、膨張体22を、その内部まで効率よく加熱し、熱可塑性樹脂18を容易に熱分解することができる。熱分解に酸化反応を併用する場合においても、FRTPの内部まで空気が入り込んでいるため迅速且つ効果的に分解を進行させることができる。
In this recycling method, the expanded
一方、強化繊維12は化学的・物理的に変化しない。このため、FRTP成形品10から熱可塑性樹脂18が分離除去され、強化繊維12が残留する。これにより、強化繊維12を容易に回収することができる。
On the other hand, the reinforcing
さらに、FRTP成形品10の他のリサイクル方法として、冷却する前の膨張体22を単純燃焼させ、熱エネルギを回収することが挙げられる。上記したように膨張体22の内部には熱及び空気が回り込み易いので、該膨張体22は容易に燃焼する。このため、効率的に熱エネルギを回収することが可能となる。
Furthermore, as another recycling method of the FRTP molded
以上説明したように、FRTP成形品10に液体を吸収させて膨張させることにより、繊維層14、14(強化繊維12、12)同士の間や熱可塑性樹脂18中に空隙20を形成することができ、その結果、FRTP成形品10を低強度な多孔質体(膨張体22)とすることができる。この膨張体22では、特に、繊維層14、14間で破壊が生じる。従って、強化繊維12が切断されることを抑制しつつFRTP成形品10を粉砕及び切断することが可能である。また、該膨張体22を、内部まで有効に加熱することが容易な状態とすることもできる。このため、各種のリサイクルプロセスを効率的に行うことが可能となる。
As described above, the FRTP molded
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
図1に示すFRTP成形品10を室温の脱イオン水中に1週間浸漬することで吸水させた。このFRTP成形品10中のN66の成形時における吸水率は0.2重量%未満であったが、浸漬により約4重量%まで増加した。
The FRTP molded
次いで、上記のように吸水させたFRTP成形品10を300℃のアルゴン雰囲気中で5分間加熱した後、室温で冷却固化し、図2に示す膨張体22を得た。
Next, the FRTP molded
図2から諒解されるように、膨張体22においては、繊維層14、14同士の間に多数の空隙20が形成されていた。また、図1に示すFRTP成形品10に比して板厚が2倍程度となっていることが確認された。すなわち、膨張体22では、繊維層14、14の層間に剥離が生じ、熱可塑性樹脂18によって強化繊維12が固着されている部分がFRTP成形品10に比して低減した。
As can be seen from FIG. 2, in the expanded
この膨張体22は、粉砕や切断用の機器・器具を用いることなく、外力を加えることで容易に解体することができた。このようにして得られた砕片24を図3に示す。
The
このように、液体を吸収させた後に加熱を行うという極めて簡便な作業を行うことによって、FRTP成形品10を容易に粉砕及び切断することが可能となる。このため、再成形用素材を得ることや、これを再加工すること等が著しく容易である。
Thus, the FRTP molded
さらに、粉砕及び切断処理の際、繊維層14、14の層間を容易に剥離させることができるため、強化繊維12が長手方向で切断されることを抑制することができる。これは、図3の砕片24において、強化繊維12が数十mmの長さを維持していることからも確認できる。従って、得られた再成形用素材から高強度の再成形体を成形することが可能となる。
Furthermore, since the layers of the fiber layers 14 and 14 can be easily peeled during the pulverization and cutting treatment, it is possible to suppress the reinforcing
以上のように、熱可塑性樹脂からの押圧力によって強化繊維が高密度に圧縮されて拘束され、この状態で熱可塑性樹脂に固着したバルク状のFRTP成形品であっても、上記の工程を経ることによって、各種リサイクルプロセスを容易に実施することが可能な状態に変化させることができる。 As described above, the reinforcing fiber is compressed and restrained with a high density by the pressing force from the thermoplastic resin, and even in the bulk FRTP molded product fixed to the thermoplastic resin in this state, the above process is performed. Thus, various recycling processes can be changed to a state in which the recycling processes can be easily performed.
10…繊維強化熱可塑性樹脂(FRTP)成形品
12…強化繊維 14…繊維層
16…重畳体 18…熱可塑性樹脂
20…空隙 22…膨張体
24…砕片
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記熱可塑性樹脂に液体を吸収させる工程と、
前記液体が気化するとともに、前記熱可塑性樹脂が軟化して該熱可塑性樹脂の前記強化繊維に対する押圧力が該強化繊維の反発力よりも小さくなるまで前記繊維強化熱可塑性樹脂を加熱し、前記熱可塑性樹脂の拘束から解放された前記強化繊維の反発力によって前記熱可塑性樹脂を押圧して前記強化繊維同士の間に空隙を形成することにより、前記繊維強化熱可塑性樹脂を膨張させる工程と、
を有し、
膨張させた前記繊維強化熱可塑性樹脂に含まれる前記熱可塑性樹脂を熱分解することで、前記強化繊維を回収することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂のリサイクル方法。 A method for recycling a fiber-reinforced thermoplastic resin, comprising: a reinforcing fiber; and a thermoplastic resin that surrounds the reinforcing fiber and restrains the reinforcing fiber by applying a pressing force larger than a repulsive force of the reinforcing fiber. ,
Absorbing the liquid in the thermoplastic resin;
While the liquid is vaporized, the fiber reinforced thermoplastic resin is heated until the thermoplastic resin softens and the pressing force of the thermoplastic resin on the reinforcing fiber becomes smaller than the repulsive force of the reinforcing fiber, and the heat A step of expanding the fiber-reinforced thermoplastic resin by forming a void between the reinforcing fibers by pressing the thermoplastic resin by a repulsive force of the reinforcing fibers released from the restraint of the plastic resin;
I have a,
A method for recycling a fiber-reinforced thermoplastic resin , comprising recovering the reinforcing fiber by thermally decomposing the thermoplastic resin contained in the expanded fiber-reinforced thermoplastic resin.
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