GFRP＆CFRPのリサイクル技術の現状および最新動向と課題

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熱硬化性樹脂複合材料の代表的な製品としては、不飽和ポリエステル樹脂/ガラス繊維複合材料（GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastics）、エポキシ樹脂/炭素繊維複合材料（CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics）が挙げられる。CFRPに使用される炭素繊維（CF）は高価なため、最近はリサイクルされ始め、回収CFの用途探索も進んできた。一方、CFRP生産量の20倍以上生産されているGFRPについては、2000年頃から約20年間、セメントの原燃料化によるリサイクルしか実用化されていなかった。しかしながら、ここ数年でリサイクル技術は著しく進歩、GFRP製の風力発電用ブレードなどがリサイクルされるようになってきた。また、CFRPについてもリサイクル事業へ参入する企業が増え、様々な用途開発が行われている。本セミナーではGFRP並びにCFRPのリサイクル技術に関する最新動向を報告する。

1．緒言
　　　・複合材料の定義と分類
　　　・米国の各種FRPの市場
　　　・バサルト繊維
　　　・プラスチックリサイクル技術の分類

2．GFRPリサイクル技術の動向
　　　・GFRPの歴史
　　　・国内のGFRP出荷量と用途
　　　・欧州のGFRP生産量
　　　・GFRPの廃棄物処理
　　　・GFRPリサイクル技術の比較
　2.1 国内のGFRPリサイクル技術
　　2.1.1 マテリアルリサイクル
　　　・アサオカ，群馬高専-FRP，塗料
　　2.1.2 熱分解法
　　　・北海道工試-気中熱分解
　　　・三菱重工-気中熱分解
　　　・東芝-高圧熱分解
　　　・静岡県立大，日清オイリオ，神奈川産技セ-植物油分解
　　　・福岡リ研セ，大分産技セ-気中熱分解
　　　・四国工試, 高知工技セ-水蒸気分解
　　2.1.3 加溶媒分解法
　　　・三菱電機-有機アンモニウム塩触媒
　　　・和歌山工技セ-グリコール
　　　・アースリサイクル-グリコール
　　　・千葉大，産総研，中国工業-クレゾール
　　　・日立化成-アルコール
　　2.1.4 超臨界流体法
　　　・神戸製鋼所-超臨界水，亜臨界水
　　　・物質研，熊本工技セ-超臨界水，亜臨界水
　　　・大阪府立大，松下電工-亜臨界水
　　　・山口産技セ，山口大-超臨界アルコール
　　2.1.5 その他の回収技術
　　　・崇城大-高周波分解法
　　　・信州大-酸化物半導体分解法
　　2.1.6 再利用技術
　　　・クボタ-セメントモルタル瓦
　　　・強化プラ協，富士田商事-セメント原燃料化
　　　・DIC-舗装材
　　　・和歌山工技セ，京屋，福岡工技セ-マネキン
　　　・日立化成-鉄道車両部品
　　　・国土社-防雪板
　2.2 海外のGFRPリサイクル技術
　　2.2.1 GFリサイクル
　　　・PPG Industries Ohio, Inc. (US)-GF工程廃材
　　　・Johns Manville (US)-GF工程廃材
　　　・Befesa Medio Ambiente (Befesa 環境) (ES)-GF
　　2.2.2 マテリアルリサイクル
　　　・ERCOM Composite Recycling GmbH (EU)-充填材
　　　・Phoenix Fibreglass Inc. (CA)-充填材
　　　・The Composites Innovation Centre Manitoba Inc. (CA)-充填材
　　2.2.3 熱分解法
　　　・The Budd Company (US)-GF再生
　　　・Univ. of Nottingham (GB)-流動床燃焼プロセス
　　　・ReFiber ApS (DK)-ReFiberプロセス
　　　・REFORM (EU)-Re-Fib法
　　　・ACMA，IACMI，CHZ Technologies, LLC (US)
　　　・Royal Melbourne Inst. of Tech. (AU)-熱によるGFの劣化
　　　・Univ. of Strathclyde (GB)-熱によるGFの劣化
　　　・Univ. of Strathclyde (GB)-回収GFの処理
　　　・ACMA，IACMI，CHZ Technologies, LLC (US)
　　　・KOREC S.R.L. (IT)-CO2雰囲気
　　　・Celanese Mexicana S.A. (MX)-加圧水蒸気分解
　　2.2.4 溶媒洗浄法
　　　・Vetrotex France S.A. (FR)-プリプレグ
　　　・Solvay S.A. (BE)-溶媒＋相分離剤 
　　2.2.5 加溶媒分解法
　　　・Ashland Oil, Inc. (US)-グリコール
　　　・DSM Research (NL)-エタノールアミン
　　　・Siemens (DE)-アミン
　　　・IBM (US)-イオン液体
　　2.2.6 超臨界流体法
　　　・Nantes Thermokinetics Laboratory (FR)-亜臨界水
　　　・Chinese Academy of Sciences (CN)-AlCl3 /酢酸
　　　・Aalborg  Univ. (DK)-超臨界アルコール
　　　・Univ. of Southern Denmark (DK)AlCl3 /酢酸
　　2.2.7 その他の回収技術
　　　・Novacor Chemicals (CH)-超音波洗浄
　　　・The University of Boras (SE)-マイクロ波分解
　　　・Commissariat a l'energie atomique et aux energies alternatives (CEA) (FR)-シラン化合物
　　2.2.8 易分解性樹脂
　　　・Univ. of Southern California (US), Adesso Advanced Materials Inc. (CN)-酢酸/H2O2
　　　・Aditya Birla Chemicals (TH)-Recyclamine®
　　2.2.9 再利用技術
　　　・Ryds Battindustri AB (SE)-ボート
　　　・Hambleside Danelaw (GB)-住宅機器
　　　・Conenor Ltd.(FI), Tecnalia Corp.(ES)-Wood Plastic Composite (WPC)
　　　・Conenor Ltd (FI)-パネル
　　　・Global Fiberglass Solutions Inc. (US)-パネル
　　　・Global Fiberglass Solutions Inc.,Washington State Univ. (US)-パネル
　　　・Universita Politecnica delle Marche (IT)-コンクリート
　　　・Technical University of Lisbon (PT)-コンクリート
　　　・National Center for Metallurgical Research (ES)-セラミックタイル
　　　・CompoCycle (DE)-セメント
　　　・Fiberline Composites (DK)-セメント
　　　・Mixt Composites Recyclables (FR)-成形材料
　　　・Reprocover (BE)-建設製品
　　　・Janicki Industries (US),Global Fiberglass Solutions Inc.(US)-防音壁
　　　・Hebei Univ. of Sci. & Tech.(CN)-石膏，マンホール
　　　・Extreme Eco Solutions (NL)-タイル

3．CFRPリサイクル技術の動向 
　　　・炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の出荷量
　　　・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
　　　・CF廃材の種類
　　　・CFRP廃材のリサイクルに適用可能な技術
　　　・各種CFRPリサイクルの比較
　3.1 国内のCFRPリサイクル技術
　　3.1.1 マテリアルリサイクル
　　　・ACA-空気流によるCF回収技術
　　3.1.2 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
　　　・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
　　3.1.3 加溶媒分解法
　　　・東京工大　久保内教授-硝酸
　　　・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
　　3.1.4 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
　　3.1.5 その他の回収技術
　　　・八戸高専 杉山教授-電解酸化法
　　　・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
　　3.1.6 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
　　3.1.7 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
　　　・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
　3.2 海外のCFRPリサイクル技術
　　3.2.1 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
　　　・Hexcel Reinforcements UK Ltd. (GB)-CF生産工程廃材
　　3.2.2 マテリアルリサイクル
　　　・Fiberline Composites (DK)-CFRP工程廃材
　　　・Fairmat (FR)-プリプレグ-パネル
　　3.2.3 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
　　　・Alpha Recyclage Composites (FR), Toulouse Univ.(FR)-水蒸気分解
　　3.2.4 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
　　3.2.5 加溶媒分解法
　　　・Adherent Technologies, Inc. (US)
　　　・Global Fiberglass Solutions (US), Washington State Univ.(US)-エタノール，水
　　　・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)-？
　　3.2.6 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,プリプレグ
　　　・Henan Polytechnic Univ (CN)-酢酸，膨潤
　　3.2.7 その他の回収技術
　　　・DaimlerChrysler AG, (DE)-高周波分解法
　　　・Shenzhen  Univ. (CN), Univ. of Manchester (GB)-電気分解法
　　　・Kunming Univ. of Sci. and Tech. (CN)-高周波分解法
　　3.2.8 易分解性樹脂
　　　・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)
　　　・Connora Technologies (US)-Recyclamine®
　　　・Adesso Advanced Materials (CN)-Cleavamine®
　　　・Mallinda (US) /Univ. Colorado Boulder (US)-新規ポリイミン
　　3.2.9 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)-航空機部品
　　　・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
　　　・Composite Recycling Technology Center (US)-ベンチ
　　　・Composite Recycling Technology Center (US)-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
　　　・Boeing (US), ELG Carbon Fibre (GB)-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)
　　　・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)-プリプレグ-パデルラケット
　　　・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
　　4.1.1 GFRPリサイクル技術
　　4.1.2 CFRPリサイクル技術
　4.2 今後の技術課題
　　4.2.1 回収技術
　　4.2.2 加工技術
　　4.2.3 再利用技術

質疑応答

溶解技術(株)　代表取締役　博士 (工学)　柴田 勝司　氏
※元日立化成(株)
略歴
1980年　京都大学工学部合成化学科卒業
1980年　日立化成工業㈱ 入社
1981年代～2014年　日立化成工業㈱の研究所に在籍
2014年　博士(工学)取得 熊本大学
2015年　日立化成㈱を定年退職
2016年　溶解技術㈱を設立
2019年　名古屋大学客員教授を兼任
専門
高分子合成　エポキシ樹脂配合設計　高分子リサイクル(熱硬化性樹脂)
研究・業務
1980年代　プリント配線板用エポキシ樹脂
1990年代　エポキシ樹脂接着フィルム
2000年以降　熱硬化性樹脂複合材料リサイクル技術