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材料製造プロセス

使用エネルギーの大幅削減を可能とするCFRP廃材から高品位リサイクル炭素繊維の連続回収システム

岐阜県

高砂工業株式会社

2021年2月19日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 革新的省エネ型高品位リサイクル繊維連続回収システムの開発
基盤技術分野 材料製造プロセス
対象となる産業分野 環境・エネルギー、航空・宇宙、自動車
産業分野でのニーズ対応 環境配慮、低コスト化
キーワード 過熱水蒸気、炭素繊維強化プラスチック、リサイクル、CFRP
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 平成26年度~平成28年度

プロジェクトの詳細

事業概要

今後急速な需要拡大が見込まれる炭素繊維強化プラスチック(CFRP)においては、CFRP廃材からリサイクル可能な繊維を低コストで回収する技術が切望されている。本研究では、CFRP廃材の樹脂燃焼熱から生成した過熱水蒸気を用いて、ロータリーキルン方式により繊維を連続回収する処理システムを開発する。これにより、優れた樹脂接着性を有する高品位なリサイクル繊維の回収と、処理エネルギーの大幅削減を可能にする

開発した技術のポイント

CFRP廃材の樹脂燃焼熱や廃熱から生成した過熱水蒸気を用いて、ロータリーキルン方式により高品位な炭素繊維を省エネルギーかつ連続的に回収可能な処理システムを開発する
(新技術)
CFRP廃材の樹脂燃焼熱や廃熱
を利用して得た過熱水蒸気を用いて、ロータリーキルン方式により炭素繊維を連続回収する
(新技術の特徴)
CFRP廃材から「高品位」な炭素繊維(リサイクル繊維)を、少ないエネルギーで連続的に回収する

具体的な成果
過熱水蒸気ロータリキルン

・高温過熱水蒸気によりCFRP廃材中の樹脂を分解・気化し、リサイクル炭素繊維の連続回収が可能なロータリーキルンを設計・製造した
・ロータリーキルンの炉芯管から排出される可燃性の分解ガスを外部の燃焼室で燃焼させることにより、炉芯管内の過熱水蒸気温度を高温に維持できるようにした
・高温の廃熱から熱回収することにより、ロータリーキルンの入口で最高800℃、10kg/h以上の過熱水蒸気が生成可能であることを確認した
・CFRPを20kg/hで安定供給できるようにするとともに、10kg/hでリサイクル繊維の連続回収が可能であることを確認した
・処理条件を最適化することにより、リサイクル繊維1kgの回収に必要なエネルギーが10MJ以下になることを確認した
・2段階のロータリーキルン処理により熱可塑性樹脂CFRPから回収したリサイクル繊維の引張強度は、バージン炭素繊維の強度に対して70-80%の相対強度、樹脂との密着性はバージン炭素繊維(サイジング剤付き)に対し、約70%の値であった

研究開発成果の利用シーン

・CFRP廃材の樹脂燃焼熱や廃熱から生成した過熱水蒸気を用いて、ロータリーキルン方式により炭素繊維を連続回収する処理システム
‐過熱水蒸気処理ロータリーキルンの販売
‐過熱水蒸気台車昇降式キルンの販売
‐小型過熱水蒸気処理炉の販売

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

CFRP廃材は様々な形態をしておりそれぞれに応じた処理方法が必要であるため、種々の形態に応じたプロセスを開発中である。川下企業にPRするとともに、川下企業のニーズ毎にプロセスの最適化を行うことにより過熱水蒸気によるCFRPリサイクル技術の事業化を図る

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作

製品・サービスのPRポイント

・CFRP廃材の樹脂燃焼熱と廃熱を利用することにより、リサイクル炭素繊維回収に要するエネルギーを大幅削減
・過熱水蒸気を用いることで、高強度かつ優れた樹脂接着性を有するリサイクル炭素繊維の回収が可能

今後の実用化・事業化の見通し

本プロジェクト等で得られた過熱水蒸気処理に関する知見と、通常の事業で行っている雰囲気炉等の製造技術をあわせることにより、顧客の要望(CFRP廃材の形状やリサイクル繊維の利用方法)に応じて最適な構造を有する過熱水蒸気処理装置を提案し、販売につなげたい

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 高砂工業株式会社
事業管理機関 一般財団法人ファインセラミックスセンター
研究等実施機関 一般財団法人ファインセラミックスセンター

サポイン事業者 企業情報

企業名 高砂工業株式会社(法人番号:2200001021378)
事業内容 工業炉、真空炉の製造販売
社員数 270 名
本社所在地 〒509-5401 岐阜県土岐市駄知町2321-2
ホームページ http://www.takasago-inc.co.jp/
連絡先窓口 開発部開発課 大島士月
メールアドレス info@takasago-inc.co.jp
電話番号 0572-59-1234