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ノッティンガム大學が炭素繊維回収新法を開発

2011/9/6 14:09:00 221

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炭素繊維強化プラスチック（CFRP）複合材料は最初に航空宇宙、自動車競技及びハイエンドスポーツ用品分野に使用されており、現在、この材料は多くの新しい製造分野に徐々に応用されており、これらの新しい分野にとって、製品は良好な性能、高強度、軽量であることは非常に重要である。ここ數十年、価格の下落とともに技術の成熟炭素繊維はビジネス航空機や民間航空機、娯楽、工業、その他の分野で広く使用されている。
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炭素繊維原糸製造ライン

航空宇宙産業は炭素繊維の最大消費市場であり、炭素繊維の使用量は総使用量の21%を占めていることが分かった。Lucintel社の報告書によると、過去5年間、世界の炭素繊維市場は2桁の數字で成長してきた。1つの壽命が終了した複合材料構造を処理することは非常に困難になった。ごみ埋立場は依然として最も安い選択だが、多くのEU加盟國は2004年に複合材料の埋立処分を禁止する法律を公布した。埋め立て処理は良い選択ではありません。なぜなら、炭素熱硬化性材料はひぶんかいそして、健康と安全の危険性を引き起こします。

炭素繊維の回収は政府の研究奨勵要素によって駆動され、メーカーがグリーン製造技術と製品を持ちたいという願望によって駆動される。高溫分解法、マイクロ波放射法（高溫分解を強化するための）及び流動床法などの炭素繊維を回収するための商業的に実行可能な方法は、炭素繊維の回収を行うことができるが、これらの方法は繊維長が短くなり、繊維が劣化し、最終的に繊維性能の低下を招く。

炭素繊維

専門家によると、英ノッティンガム大學の研究チームは、ほぼ100%の繊維性能を維持する炭素繊維を回収する方法を開発した。複合材料中のエポキシ樹脂を溶解し、その長さを損なうことなく単一形態の炭素繊維を分離するために経済的で実用的な溶媒系が開発されている。この研究チームは超臨界流體のようかいのうりょく、これらの超臨界流體は他の業界で有効であることが証明されている溶媒のクラスである。

科學者たちは超臨界水、二酸化炭素、そしてエタノール、メタノール、アセトンを含むいくつかの有機溶媒を研究し、最後にプロパノールを選択した--価格の低い短鎖アルコールで、このアルコールは正常な狀態で樹脂を溶解するのに適している。アルコールの選択は、溫度が200℃~ 450℃である必要があるにもかかわらず、適度な圧力（2 ~ 7メガパスカル）だけで超臨界狀態に入ることができるので、非常に良好である。このアルコールは水よりも使いやすく、水は臨界點に達するために22.1メガパスカルの圧力と374℃の高溫を必要とします。

また、エタノールとメタノールはガラス繊維複合材料中のポリエステル樹脂を溶解する際に有効であるが、エポキシ樹脂をうまく溶解することはできず、プロパノール（n?プロパノール）はエポキシ樹脂をスムーズに分解することができる。試験の結果、回収された炭素繊維は高い強度と剛性を持ち、元の強度と剛性の99%であることが明らかになった。

現在まで、これらの実験は実験室內で操作されているだけで、このプロセスを商業化するためには、より多くの研究を投入する必要があります。

専門家によると、炭素繊維の回収には三重の環境効果がある：炭素繊維の使用後に埋め立てられる浪費を阻止した、同時に、回収炭素繊維を用いて作製した部品も回収可能であり、炭素は原始的な性能の中で重要な一部を保持することができるため、二次利用後でもそうである。また、リサイクルプロセス自體がエネルギー消費を大幅に削減しています。
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