世界中で廃棄される 炭素繊維強化プラスチックを 岐阜の英知を結集してリサイクル。
瓦焼の技を活用したリサイクル技術で, CFRPから炭素繊維を低コストで回収。
炭素繊维が抱える问题は 「価格」と「リサイクル」。
现在,航空机や自动车の素材として,鉄よりも軽量かつ高强度の复合材料「炭素繊维强化プラスチック(CFRP)」が注目を集めています。CFRPとは,石油や石炭から作られる炭素繊维と树脂を混ぜ合わせた复合材料のこと。今后,CFRPの需要は急速に増加すると予想されており,5年后の平成32年には现在の2倍以上の15万トンが,鉄やアルミなどの代わりとして様々な产业で使われるといわれています。
ただ,CFRPが普及する上で一番ネックなのが「価格」です。自动车は计算すると,ざっと1㎏あたり1000円の素材で构成されていますが,CFRPの市场価格は安くても1㎏3000円程度。しかも実际の製造现场では,CFRPのシートから必要な部分をカットし,残りの4~5割が廃弃されるため,一层コストがかさみ,大量の廃弃物を処理する责任も生じてきます。

また,CFRPは燃えにくいのが大きな利点ですが,反面,その焼却処理には膨大な燃料代がかかります。そのため,ほとんどが埋め立て処理されているのが実情なのです。そこで,こうした状况を何とか打开したいと考え,美浓加茂市の「カーボンファイバーリサイクル工业(CFRI)」の板津秀人社长と手を组んで研究を进めてきたのが,「いぶし瓦焼技术」を応用したリサイクル炭素繊维の回収技术です。そして,国立研究开発法人新エネルギー?产业技术総合开発机构(狈贰顿翱)の委託事业および补助事业の支援を受け,大きな成果を得ることができました。
廃弃物から出るガスを使い 超低コストで再利用可能に。
いぶし瓦焼技术とは,10?※の薄いカーボン皮膜を粘土に焼き付ける日本の瓦製造の技术で,空気が入らないように密闭して蒸し焼きにする点に特徴があります。この特殊な瓦焼技术を使い,CFRPに时间を掛けて热を加えることで炭素繊维を取り出すのが私たちのリサイクル技术です。蒸し焼きにして炭素繊维から树脂を大まかに取り除く「炭化炉」と,空気を送り込んで燃やし,残った树脂をさらに取り除く「焼成炉」という2つの炉を组み合わせ,リサイクル炭素繊维を回収します。この技术では,炭化炉で树脂を取り除く际に発生する可燃性ガスを,炭化炉や焼成炉を加热する时の燃料として再利用しているのが大きな特徴です。
※?...长さの単位でマイクロメートル。1?は0.001㎜
その仕组みはこうです。最初に少量の灯油を1次加热の炭化炉に投入し,使用済みCFRPを400~500度まで加热します。すると,树脂が热分解して炭素繊维と树脂が分离しますが,ここで可燃性ガスも一绪に発生します。このガスを燃料に使えば,廃材自体から出るものだけで加热できるようになるのです。さらに,大量に発生したガスの余りを焼成炉でも使えば,燃料を外部から一切投入せずに処理が行え,大幅な省エネ化?低コスト化が図れます。
今,世界各地でCFRPのリサイクル技术が研究されていますが,それらはあくまで実験室レベル。中には非常にきれいな繊维を回収できる技术もありますが,外部から多くのエネルギーを投入する必要があります。私たちの技术が画期的なのは,将来の事业化を见据え,大量の使用済みCFRPを,わずかな燃料コストで回収できる点にあるわけです。
当初,板津社长が考案したこのリサイクル技术は,CFRIの职人たちが経験や勘を頼りに确立したものでした。温度などをその都度微调整しながら炭素繊维を回収していたのです。初めて装置を见た瞬间から「これは素晴らしい」と思った一方で,様々な分析からデータを集めることで,职人芸ではなく标準化し,事业として成熟させる必要性があると感じ,二人叁脚での研究が始まりました。
详细なデータ分析を通じて"黒いダイヤ"を世界へ。
岐阜大学の役割は,客観的な视点で分析を进め,どんな条件で処理をすれば元のCFRPに近い品质のリサイクル品が作れるかを解明することです。そこで,CFRIの装置と同じものの小型版を大学内に作り,大型の装置を动かさなくても迅速にサンプルが作れる环境を整备。そして,构造の変化を调べるためのX线装置による品质评価,树脂から生成されたガスの成分分析,さらには回収した炭素繊维から作られたリサイクルCFRPの强度比较など,多角的な分析からデータを収集しました。その结果,どんな条件であれば,より低コストかつ高品质なリサイクルCFRPができるかが解明されつつあり,いよいよ本格的に事业が动き始める段阶にまで漕ぎ着けました。
私たちが目标としているのは,従来のCFRP価格の10分の1のコストでリサイクル品を生成すること。このリサイクル品を,例えば,8层构造のCFRPパネルのうち,内部の6层分を代替するような形で使えば,その製品は大幅なコスト削减が可能です。これができれば,埋め立て処理が行われている世界中の炭素繊维が再利用でき,リサイクルの観点からも社会に大きく贡献できるはずです。
ただ,事业化に向けては课题もあります。使用済みCFRPの回収量が少なく安定しないこと,さらには,リサイクルした炭素繊维やCFRPを使ってくれる公司の确保が难しいことです。そこで现在は,リサイクル炭素繊维の规格化を进めるほか,CFRP廃材の调达,炭素繊维の回収,リサイクル炭素繊维の製造?加工という一连の流れを作り,多公司が连携して出荷基地や処理施设を立ち上げるためのコンソーシアムを形成しようと动き始めています。
岐阜県は,CFRPのリサイクル技术に不可欠な「焼き物」「繊维」「刃物」「和纸」の4つの技术が集积した场所です。この〝地の利?を生かし,平成29年までには小さくてもいいので何かビジネスの流れを创り出したい。そして平成32年顷には自动车产业で使われるようになればと考えています。私たちが生み出した〝黒いダイヤモンド?が世界で辉く日を,少しでも早く実现させたいですね。
Partnership

私たちにとって岐阜大学は
最高のパートナーです。
私の実家は瓦焼の装置を开発?製造する老舗メーカーであり,私自身は今の会社を设立する以前,繊维メーカーの関连会社で树脂製の电子基板を燃やしてレアメタルを回収する装置の开発に携わってきました。今回の技术には,长い年月をかけて培われたいぶし瓦焼の低コスト化のノウハウが大いに生き,省エネ化?低コスト化において,これに敌う回収技术はまずないだろうと自负しています。
ただ,私たちは职人ですから,経験と勘で炭素繊维を回収できても,その详しい理由までは分かりませんでした。そこで,学术的に详しく解析し,回収方法を理论づけていただいたのが守富教授です。しかも,単なる研究ではなく,当初から将来の事业化まで视野に入れて取り组んでくださり,今では颁贵搁笔リサイクル事业の"作戦参谋"のような存在です。私たちのような中小公司にとって,岐阜大学とタッグを组めるのは非常に大きなことです。国立の研究机関と连携を図りながら创り上げた技术ということが,とりわけ海外に出た时,取引相手の大きな安心感にもつながるからです。今后もモノづくりの素晴らしい技术が集まったこの地で,岐阜大学としっかり手を携えながら事业化を进めていきたいと思います。
研究に携わる学生たち
炭化?焼成をまとめてできる电気炉で,
炭素繊维の品质评価やガスの分析を担当。
将来は自动车开発に研究を生かしたいです。
私が颁贵搁笔のリサイクル技术に兴味を抱いたのは,基础研究とは违い,実用化が近く,やりがいのある研究分野だと思ったからでした。现在,私たちの研究室は,4年生と院生を合わせて15人ほどが在籍して颁贵搁笔のリサイクル技术に関する分析作业を行っており,私はX线や引张试験机を用いたリサイクル炭素繊维の品质评価や,树脂から発生するガスやタールの成分分析などを主に担当しています。

焼成炉と同じ処理を行った上で
详细なデータが取得できる。
炭化と焼成の工程をまとめてできる电気炉を使い,颁贵搁笔から分离したガスやタールにどんな成分が含まれているのかや,回収された炭素繊维の品质の良し悪しなどを调べ,大きな装置を稼働させた时の最适値を割り出しています。
この研究室は,自らの意见を提案し,自分の考えで自由に研究できるのが魅力です。4年生の顷は指示待ちが多かったのですが,今では主体的に行动できるようになり,研究もずっと楽しくなりました。就职活动では,自动车のボディメーカーへの内定が决まりました。社会人になってからも,今まで続けてきた颁贵搁笔リサイクルの研究を存分に生かして活跃していきたいです。
自ら生成したリサイクル颁贵搁笔で,
焼成温度が低いほど强度が増すことを発见。
繊维の长さと强度の関係も分析してみたい。
私は颁贵搁滨さんからリサイクル炭素繊维をお预かりし,その繊维を5㎜の长さに切断,これを美浓和纸の纸漉きの要领でシート状にし,さらにホットプレス机を使ってリサイクル颁贵搁笔を製造する実験を行っています。こうしてできた完成品は,幅2㎝ほどにカットし,引张试験机を用いて强度を测定します。この强度测定の结果,焼成时の温度が低ければ低いほど,リサイクル颁贵搁笔の强度が増すことが分かってきました。

は,元の炭素繊维とリサイク
ル品との强度の违いを分析。
私は元々工学部応用化学科に在籍していましたが,试薬を混ぜて金属を分ける実験など,个人的には地味な研究が多いなという印象でした。それに比べて,炭素繊维は话题性もあるし,航空机や自动车にも使われるなど,将来性も高くて面白い分野だと感じています。実际にリサイクル颁贵搁笔を自分の手で作り出せますし,近い将来,社会に役立つ期待感も味わえて,とても楽しいですね。
