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【ご略歴】
1980年 京都大学工学部合成化学科卒業
1980年〜2015年 日立化成工業株式会社
2011年〜2014年 熊本大学大学院 博士(工学)取得
2015年 日立化成株式会社を定年退職
2016年 溶解技術株式会社を設立
2019年〜2022年 名古屋大学客員教授を兼任
【講演ポイント】
これまで炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は、軽量化による燃費の大幅な向上が期待される航空機に使われてきた。2010年代に入ってからは、様々な電子機器を装備した高級車や、大量の蓄電池を積んだ電気自動車などの軽量化のためにも使われるようになった。さらに、洋上風力発電機の大型化に伴い、風力発電ブレードにも使用され始めた。その結果、炭素繊維(CF)は最近5年間で約2倍の生産量となり、使用済みCFRPおよびCF生産工程廃材も大幅に増加している。
また、CFを用いた輸送機器は軽量化でき燃料は節約できるが、CFを製造する際には長時間高温で焼成するため、多量のエネルギーを必要とし、環境影響評価
(LCA)の結果では環境によい材料ではないとされる。長距離を走る商業用輸送機器でのみ効果が得られるという東京大学の高橋らの試算がある。その対策としては、使用済みの輸送機器から回収したCFを、同種の輸送機器に再利用することが最良の方法としている。
本講演では、国内外におけるCFRPのリサイクル技術の最新動向を紹介する。
【習得できる知識】
・CFRPの基礎知識
・CFRPリサイクル技術の世界的な技術動向
・CFRPからCFを回収する技術
・回収したCFの加工技術
・回収したCFの製品適用技術
【プログラム】
１．炭素繊維複合材料(CFRP)の基礎知識
1.1 概要
・複合材料の定義と分類
・CFRPの歴史
・CFに関するEUのELV指令
・CFRPの生産量と需要
・CFRPの用途
・ボーイング787に使われている材料
・PAN(PolyAcryloNitrile)系CFの製造法
・CF製造時のエネルギーとCO2排出量
1.2 CFRPに使用する材料
・炭素繊維
・樹脂
1.3 CFRPの製造法
・ハンドレイアップ成形
・オートクレーブ成形
・RTM成形
・SMC成形
・BMC成形
・シートワインディング成形
・フィラメントワインディング成形
・引抜き成形
・射出成形
1.4 CFRPのリサイクル技術
・CF廃材の種類
・CFRPの廃棄物処理の現状
・CFRPリサイクル技術の比較
２．国内のCFRPリサイクル技術
2.1 マテリアルリサイクル
・ACA-空気流によるCF回収技術
2.2 熱分解法
・炭素繊維協会-実証プラント
・東レ-省エネルギ−熱分解法
・三菱レイヨン-省エネルギ−熱分解
・三菱ケミカル-省エネルギ−熱分解
・高安-前処理なし
・カーボンファイバーリサイクル工業-省エネルギ−熱分解
・リーテム，富士加飾-自動制御システム
・ファインセラミックスセンタ−-水蒸気分解
・ソブエクレー-熱分解＋微粉砕
・豊田自動織機-熱分解
2.3 加溶媒分解法
・東京工大 久保内教授-硝酸
・大阪府立大-酸
・産総研，東邦テナックス-液相分解
・アースリサイクル-グリコール
・日立化成-アルコール
・アイカーボン-常温酸アルカリ法
・産総研-塩基＋DMI
・千葉大-溶融アルカリ金属水酸化物
・東大，東京都立大-加水素分解
2.4 超臨界流体法
・静岡大 岡島准教授-亜臨界流体
・熊本大(現名大)-後藤教授-亜臨界アルコール
2.5 その他の回収技術
・八戸高専 杉山教授-電解酸化法
・成蹊大-電解酸化法
・信州大 水口特任教授-半導体分解法
・ミライ化成-溶解法+熱分解法
・旭化成，北九州高専，東京理科大-電解硫酸法
・早稲田大-電気パルス直接放電法
2.6 易分解性樹脂
・埼玉産技セ-CFRTPの有機溶剤溶解法
・物質・材料研究機構(NIMS)，新構造材料技術研究組合(ISMA)
-ジスルフィド基の導入
2.7 再利用技術
・愛媛大，東レ-コンクリート
・JAXA-航空機部品
・阿波製紙(株)-CF製紙
・三菱重工-再生CFRTP評価
・サンケン-面状発熱体
・佐久間特殊鋼，山陽化工-短繊維CFRP
・帝人，富士通-自転車フレーム
・ワメンテクノ-橋梁補修
・住友ベークライト-抄造複合材
・長瀬産業，千代田，富士加飾-レーシングカー部品
・東レ，ダヘル，ターマック・エアロセーブ-航空機部品
３．海外のCFRPリサイクル技術
3.1 CFリサイクル
・HADEG Recycling (DE)-CF生産工程廃材
・Procotex (BE)-CF生産工程廃材
・Sigmatex (GB)-CF生産工程廃材
・Hexcel Reinforcements UK Ltd. (GB)-CF生産工程廃材
・Carbon Fiber Remanufacturing LLC (US)-CF生産工程廃材
3.2 マテリアルリサイクル
・Fiberline Composites (DK)-CFRP工程廃材
・Airbus (FR)-航空機
・ROTH International (DE)-各種製品
・Fairmat (FR)-プリプレグ-パネル
・Henan Polytechnic Univ. (CN)-加熱剥離
3.3 熱分解法
・Karborek (IT)，ENEA (IT)
・ELG Carbon Fibre Ltd. (GB)
・Carbon Conversions Inc. (US)
・REFORM (EU)-Re-Fib法
・RYMYC srl (IT)
・Aachen Univ. (DE)-残留炭素除去
・Univ. of Concepcion (CL)-CNT付加
・Alpha Recyclage Composites (FR),
Toulouse Univ.(FR)-水蒸気分解
・Carbon Fiber Recycling-熱分解
3.4 溶媒洗浄法
・Vetrotex France S.A. (FR)-プリプレグ
・The Boeing Company (US)-積層材料層間剥離
・Shocker Composites (US)-プリプレグ，インライン
3.5 加溶媒分解法
・Adherent Technologies, Inc. (US)-溶媒不明
・Advanced Plastics Technologies, Ltd. (GB)-酸，塩基
・Siemens (DE)-アミン
・寧波材料技術與工程研究所 (CN)-DMF/H2O2
・中国科学院大学 (CN)-AlCl3/酢酸
・The Boeing Company (US)-各種溶媒
・Shocker Composites (US)-プリプレグ，インライン
・Indian Inst. Of Tech. Madras (IN)-酢酸/H2O2
・Global Fiberglass Solutions (US),
Washington State Univ.(US)-エタノール，水
・Nuremberg Inst. Of Tech. (DE)-NMP→H2O2
・Catack-H (KR)-水+？
・Korea Inst. Of Sci. and Tech. (KR)-水
・Korea Inst. Of Sci. and Tech. (KR)-水＋界面活性剤
・Extracthive (FR)-?
・Northwestern Polytech. Univ. (CN)-BMI-EDTA
3.6 超臨界流体法
・The Univ. of Nottingham (GB)-超臨界プロパノール
・Harbin Inst. Of Tech. (CN)-超臨界水
・Vartega (US)-超臨界CO2
・Cranfield Univ. (GB)-亜臨界アセトン/水
・Washington State Univ. (US)-亜臨界水orエタノール
・Korea Inst. Of Sci. & Tech. (KR)-超臨界水
・Henan Polytechnic Univ (CN)-酢酸，膨潤
・Univ. Washington (US)-50%酢酸
・NREL (US)-酢酸
3.7 その他の回収技術
・DaimlerChrysler AG, (DE)-マイクロ分解法
・Shenzhen Univ. (CN)-電気分解法
・Shenzhen Univ. (CN), Univ. of Manchester (GB)-電気分解法
・Kunming Univ. of Sci. and Tech. (CN)-マイクロ波分解法
・Fraunhofer Institut fur Chemische Technologie
ICT (DE)
-マイクロ分解法
・Thermolysis Co., Ltd. (TW)-マイクロ波支援分解法
・National Taipei Univ. of Tech. (TW)-マイクロ波分解法
3.8 易分解樹脂
・オランダ応用科学研究機関(TNO)(NL)
-Diels-Alder反応を利用した樹脂
・Adesso Advanced Materials (CN), Connora Technologies
(US)
・Connora Technologies (US), Aditya Birla Chemicals
(TH)
・Aditya Birla Advanced Materials (TH), Vartega
(US)-Recyclamine
・Connora Technologies (US)-Recyclamine
・Adesso Advanced Materials (CN)-Cleavamine
・Mallinda (US) /Univ. Colorado Boulder (US)-新規ポリイミン
・Swancor (TW)-EzCiclo, CleaVER
・Siemens Gamesa (ES)，Swancor (TW)-RecyclableBlade
3.9 再利用技術
・Imperial College London (GB)-評価技術
・North Carolina State Univ. (US)-評価技術
・CFK Valley (DE)-航空機部品
・Composite Technology Center (DE)，Airbus (FR)
・SGL ACF/BMW (DE)-自動車部品
・Triumph Composites Systems (US),
Washington State Univ.(US)-航空機部品
・Steelhead (US), Vartega (US), Michelman (US)-圧力容器
・Composite Recycling Technology Center (US)-パドル,ベンチ,合板
・Composite Recycling Technology Center (US)，
ELG Carbon Fibre Ltd. (GB)，Inst. For Advanced
Composite Manufacturing Innovation (US)-シートバック
・Dell (US), SABIC (SA) -ノートPC筐体
・Boeing (US), ELG Carbon Fibre (GB)-ノートPC筐体,航空機部品
・Adesso Advanced Materials Wuhu Co., Ltd. (CN)
-自動車部品
・Vartega (US), Janicki Industries (US)-航空機部品
・Alchemy Bicycle Co (US), Vartega Inc.(US)-自転車部品
・Fraunhofer ICT (DE)-電池セパレータ
・Vartega (US), Braskem (BR)-CF強化PP3Dフィラメント
・CarloRatti Associatti，Italo Rota (IT)-MAE Museum
・Vartega (US)-自動車部品
・Vartega (US)-自転車部品
・Fairmat (FR)-ピックルボールパドル,パデルラケット,インソール
・Hefei Univ.+ Hefei Univ. of Tech. (CN)-回収CF配向技術
・Velos Advancements (NZ)-自転車
・Lenovo (CN)，東レ (JP)-ノートPC
・Thermolysis Co., Ltd. (TW)-スーツケース，パドルラケット等
・IPC/CReCoF (FR)-複合材料リサイクルガイドブック
４．結言
4.1 結論
4.2 今後の課題
・回収技術
・加工技術
・再利用技術
【質疑応答】
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