(57)【要約】【課題】炭素繊維の劣化を抑制しつつ、複数種類の樹脂を含む樹脂部の溶解処理時間の短縮が可能な、炭素繊維回収方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る炭素繊維回収方法は、炭素繊維と樹脂部とからなる炭素繊維強化プラスチックから、溶解液を用いて樹脂部を溶解し、炭素繊維を回収する炭素繊維回収方法であって、樹脂部は、複数種類の樹脂を含み、溶解液は、少なくとも１種類以上のアルコール系溶剤を含む複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤と触媒とを含み、樹脂部の溶解が進む程度の温度に加熱され、樹脂部に含まれる複数種類の樹脂のそれぞれのＨＳＰ値から定まる前記樹脂部のＨＳＰ値と、複数種類の有機溶剤のそれぞれのＨＳＰ値及び質量比から定まる混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離を所定の値以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維と樹脂部とからなる炭素繊維強化プラスチックから、溶解液を用いて前記樹脂部を溶解し、前記炭素繊維を回収する炭素繊維回収方法であって、
前記樹脂部は、複数種類の樹脂を含み、
前記溶解液は、少なくとも１種類以上のアルコール系溶剤を含む複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤と触媒とを含み、前記樹脂部の溶解が進む程度の温度に加熱され、
前記樹脂部に含まれる複数種類の樹脂のそれぞれのＨＳＰ値から定まる前記樹脂部のＨＳＰ値と、前記複数種類の有機溶剤のそれぞれのＨＳＰ値及び質量比から定まる前記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離を所定の値以下とする、
炭素繊維回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastic）は、高強度かつ軽量であるため、航空機や自動車などにおける使用量が増加している。これに伴い、使用済みＣＦＲＰから炭素繊維を回収し、リサイクルする方法が検討されている。特許文献１には、触媒と有機溶剤とをそれぞれ一種類ずつ含有する樹脂溶解液を用いて、ＣＦＲＰの樹脂部を溶解した後、炭素繊維を回収する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２３４２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者は、ＣＦＲＰから炭素繊維を回収する方法に関し、以下の問題点を見出した。
例えば特許文献１に開示された触媒と有機溶剤とをそれぞれ一種類ずつ含有する樹脂溶解液を用いると、樹脂部が複数種類の樹脂を含む混合材であるとき、当該樹脂溶解液では溶解が困難な樹脂が含まれている場合がある。溶解が困難な樹脂を溶解するには、溶解処理時間を長くする方法などがあるが、溶解処理時間を長くすると、回収したい炭素繊維が劣化するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、炭素繊維の劣化を抑制しつつ、複数種類の樹脂を含む樹脂部の溶解処理時間の短縮が可能な、炭素繊維回収方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる炭素繊維回収方法は、炭素繊維と樹脂部とからなる炭素繊維強化プラスチックから、溶解液を用いて前記樹脂部を溶解し、前記炭素繊維を回収する炭素繊維回収方法であって、前記樹脂部は、複数種類の樹脂を含み、前記溶解液は、少なくとも１種類以上のアルコール系溶剤を含む複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤と触媒とを含み、前記樹脂部の溶解が進む程度の温度に加熱され、前記樹脂部に含まれる複数種類の樹脂のそれぞれのＨＳＰ値から定まる前記樹脂部のＨＳＰ値と、前記複数種類の有機溶剤のそれぞれのＨＳＰ値及び質量比から定まる前記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離を所定の値以下とする。
【０００７】
本発明にかかる炭素繊維回収方法では、溶解液は、少なくとも１種類以上のアルコール系溶剤を含む複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤と触媒とを含み、樹脂部の溶解が進む程度の温度に加熱され、樹脂部に含まれる複数種類の樹脂のそれぞれのＨＳＰ値から定まる樹脂部のＨＳＰ値と、複数種類の有機溶剤のそれぞれのＨＳＰ値及び質量比から定まる混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離を所定の値以下とする。よって、炭素繊維の劣化を抑制しつつ、複数種類の樹脂を含む樹脂部の溶解処理時間の短縮することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、炭素繊維の劣化を抑制しつつ、複数種類の樹脂を含む樹脂部の溶解処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかる炭素繊維回収方法の一連の流れを示した模式図である。
【図２】実施の形態１にかかるＣＦＲＰの樹脂部を触媒と複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤を含む溶解液を用いて溶解する溶解メカニズムの概略を示した模式図である。
【図３】従来の単体の被溶解物のＨＳＰ値を求める方法の概念図である。
【図４】実施の形態１にかかる複数の被溶解物のＨＳＰ値を求める方法の概念図である。
【図５】実施例１にかかる被溶解物である樹脂のＨＳＰ値を示したグラフである。
【図６】実施例にかかる有機溶剤であるエチレングリコール及び触媒の濃度（質量％）と溶解度との対応関係を示したグラフである。
【図７】実施例１の溶解前のテストピースと溶解後のテストピースとを示す写真である。
【図８】実施例にかかるテストピースの樹脂部を溶解させ回収した炭素繊維の走査型電子顕微鏡写真である。
【図９】実施例１と比較例にかかる炭素繊維の引張試験の結果を示すグラフである。
【図１０】実施例４にかかる温度条件変化に伴う溶解性について評価した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
本実施の形態では、炭素繊維と樹脂部とからなるＣＦＲＰから炭素繊維を回収するに際し、少なくとも１種類以上のアルコール系溶剤を含む複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤と触媒とを含む溶解液を用いて、ＣＦＲＰの樹脂部を溶解する。樹脂部は、複数種類の樹脂を含む。樹脂部、有機溶剤及び触媒の詳細については、後述する。
【００１１】
＜炭素繊維回収方法の一連の流れ＞
まず、図１を用いて、炭素繊維回収方法の一連の流れについて説明する。
図１は、実施の形態１に係る炭素繊維回収方法の一連の流れを示した模式図である。
図１（ａ）に示すように、触媒と複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤とを含む溶解液２０を用いて、当該溶解液２０を加熱しつつ、ＣＦＲＰ１０の樹脂部を溶解する。溶解液２０の加熱温度は、溶解液に含まれる各有機溶剤の沸点以下の温度とすることが好ましい。
【００１２】
図１（ｂ）は、ＣＦＲＰ１０の樹脂部を溶解させた状態を示す。溶解液２０に含まれる有機溶剤に不溶である炭素繊維１１は残存し、ＣＦＲＰ１０の樹脂部は有機溶剤に溶解し、溶解した樹脂と溶解液２０との混合液２１となる。
【００１３】
次に、図１（ｃ）に示すように、炭素繊維１１と混合液２１とを固液分離する。例えば固液分離装置等を用いた分離などがあるが、特に限定されず、固液分離ができればよい。
【００１４】
さらに、分離し回収した炭素繊維１１は、洗浄工程、乾燥工程を経る。洗浄工程では、例えば、有機溶剤を揮発させ、水洗を行う方法や、揮発性の高い有機溶剤を用いて洗浄を行う方法などがある。また、分離した樹脂と溶解液との混合液２１は、蒸留等を行い、溶剤を抽出することによって、溶解した樹脂を分離することができる。
以上が本実施の形態に係る炭素繊維回収方法の一連の流れである。
【００１５】
＜ＣＦＲＰの樹脂部の溶解メカニズム＞
図２は、実施の形態１にかかるＣＦＲＰの樹脂部を触媒と複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤とを含む溶解液を用いて溶解する溶解メカニズムの概略を示した模式図である。図２では、便宜的に図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）と分けて記載したが、実際は、図２（ａ）〜図２（ｃ）の反応が連続的に同一の溶解液中で起こっている。
【００１６】
図２に示す溶解液２０は、複数の、少なくとも２種類以上の有機溶剤を含み、そのうち１種類以上はアルコール系溶剤である。有機溶剤の詳細は、後述する。
まず、図２（ａ）に示すように、ＣＦＲＰ１０の樹脂部１０ａの結合鎖に、触媒２０ａが作用し、当該結合鎖が切断される。次に、図２（ｂ）に示すように、切断された樹脂部１０ａの結合鎖の末端のアルコール部分と、溶解液２０に含まれるアルコール系溶剤２０ｂのアルコール部分とがエステル交換反応する。そして、図２（ｃ）に示すように、ＣＦＲＰ１０の樹脂部１０ａは溶解液２０に溶解し、樹脂と溶解液との混合液２１となる。
ここで、アルコール系溶剤は、図２（ｂ）のアルコール交換反応と、図２（ｃ）の溶解反応の両方の溶剤として働く。
以上がＣＦＲＰの樹脂部の溶解メカニズムである。
【００１７】
＜被溶解物＞
本実施の形態における被溶解物は、上述の通りＣＦＲＰの樹脂部である。より具体的には、ＣＦＲＰの樹脂部に含まれる樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂及びナイロン樹脂等が挙げられる。被溶解物は、それぞれ別体のエポキシ樹脂系ＣＦＲＰ、ビニルエステル樹脂系ＣＦＲＰ及びナイロン樹脂系ＣＦＲＰの混合物であってもよいし、１つのＣＦＲＰに上記樹脂から選択される樹脂を複数種類含んでいてもよい。
【００１８】
＜ハンセン溶解度パラメータ（ＨＳＰ）＞
発明者らは、上記複数種類の樹脂の溶解に用いる２種類以上の有機溶剤を選択するにあたり、ハンセン溶解度パラメータ（Hansen Solubility Parameters、ＨＳＰ）に着目した。ＨＳＰとは、ヒルデブランドの溶解度パラメータ（ＳＰ値）を３成分に分解し、３次元ベクトルとして表したものであり、物質の溶解性の予測に用いられる値である。３成分は、分散力項（δＤ）、極性力項（δＰ）、水素結合力項（δＨ）である。
【００１９】
一般に、被溶解物のＨＳＰ値と溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が短いほど、換言すると、被溶解物のＨＳＰ値と、溶剤のＨＳＰ値とが近いほど、被溶解物は溶剤に溶解しやすい。
以下、従来技術の単体の被溶解物のＨＳＰの求め方、本実施の形態における複数の被溶解物のＨＳＰ値の求め方および複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤のＨＳＰ値の求め方について説明する。
【００２０】
＜単体の被溶解物のＨＳＰ値＞
図３は、従来の単体の被溶解物のＨＳＰ値を求める方法の概念図である。例として、被溶解物Ａを溶解し得る溶剤のうち最適な溶剤Ｘを仮想的に選択する方法を説明する。まず、ＨＳＰ値が既知の溶剤を数種類準備する。次に、当該溶剤に対する被溶解物Ａの溶解性試験を行う。図３に示すように、ＨＳＰの３成分（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））を座標軸とした３次元座標軸上に、溶解性試験において被溶解物Ａに対する溶解性を示した溶剤を丸（○）でプロットし、溶解性を示さなかった溶剤をバツ（×）でプロットする。プロットした各溶剤の溶解性に基づき、被溶解物Ａに対する溶解性を示した溶剤を包含し、溶解性を示さなかった溶剤を包含しない仮想球（ハンセン球）を作製する。ハンセン球の中心座標（黒丸で示す）が、被溶解物Ａを溶解し得る溶剤のうち最適な溶剤ＸのＨＳＰ値である。
【００２１】
ここで、先に述べた通り、被溶解物のＨＳＰ値と、溶剤のＨＳＰ値とが近いほど、被溶解物は溶剤に溶解しやすい。換言すると、被溶解物のＨＳＰ値と等しいＨＳＰ値を有する溶剤が、当該被溶解物にとって最適な溶剤である。上記のように仮想的に求めた溶剤Ｘは、被溶解物Ａを溶解し得る溶剤のうち最適な溶剤であるため、求めた溶剤ＸのＨＳＰ値は、溶剤のＨＳＰ値であると同時に、被溶解物のＨＳＰ値でもある。
同様に、被溶解物Ｂを溶解し得る溶剤ＹのＨＳＰ値を求めることによって、被溶解物ＢのＨＳＰ値を求めることができる。
以上の通り、被溶解物のＨＳＰ値を求めることができる。
【００２２】
＜複数の被溶解物のＨＳＰ値＞
図４は、実施の形態１に係る複数の被溶解物のＨＳＰ値を求める方法の概念図である。本実施の形態では、上記の通り求めた被溶解物ＡのＨＳＰ値と、被溶解物ＢのＨＳＰ値の中点、すなわち平均値を、被溶解物Ａ及びＢを含む混合材のＨＳＰ値と定める。具体的には、上記の方法で求めた被溶解物ＡのＨＳＰ値が（δｄＡ，δｐＡ，δｈＡ）、被溶解物ＢのＨＳＰ値が（δｄＢ，δｐＢ，δｈＢ）である場合、被溶解物Ａ及びＢを含む混合材のＨＳＰ値は以下の式の通り求めることができる。
被溶解物Ａ及びＢを含む混合材のＨＳＰ値＝（（δｄＡ＋δｄＢ）／２，（δｐＡ＋δｐＢ）／２，（δｈＡ＋δｈＢ））／２）
【００２３】
＜複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤のＨＳＰ値＞
次に、複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤のＨＳＰ値の求め方について説明する。例として、有機溶剤Ｃと有機溶剤Ｄとを質量比でａ：ｂの割合で混合した混合溶剤のＨＳＰ値の求め方について説明する。
各有機溶剤のＨＳＰ値は既知とする。ＨＳＰ値が（δｄＣ，δｐＣ，δｈＣ）である溶剤Ｃと、ＨＳＰ値が（δｄＤ，δｐＤ，δｈＤ）である溶剤Ｄとを、質量比でａ：ｂの割合で混合した混合溶剤のＨＳＰ値の値は、以下の式の通り求めることができる。
有機溶剤ＣとＤとをａ：ｂの質量比で混合したＨＳＰ値＝（（δｄＣ×ａ／（ａ＋ｂ）＋δｄＤ×ｂ／（ａ＋ｂ）），（δｐＣ×ａ／（ａ＋ｂ）＋δｐＤ×ｂ／（ａ＋ｂ）），（δｈＣ×ａ／（ａ＋ｂ）＋δｈＤ×ｂ／（ａ＋ｂ）））
【００２４】
＜複数の被溶解物のＨＳＰ値と複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離＞
上記の方法で求めた複数の被溶解物のＨＳＰ値を（Ｄ１，Ｐ１，Ｈ１）とし、複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤のＨＳＰ値を（Ｄ２，Ｐ２，Ｈ２）とすると、ＨＳＰ距離（Ｒａ）は以下の数式から求めることができる。ＨＳＰ距離の値が０に近いほど、溶解物が有機溶剤に溶解する溶解性が高い。
ＨＳＰ距離（Ｒａ［（Ｊ／ｃｍ３）１／２］）：｛４＊（Ｄ１−Ｄ２）２＋（Ｐ１−Ｐ２）２＋（Ｈ１−Ｈ２）２｝０．５
【００２５】
本実施の形態では、複数の被溶解物のＨＳＰ値と複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離（Ｒａ）が０．５（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下であることが好ましく、０．１（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下であることがより好ましく、０．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２であることがさらに好ましい。
【００２６】
本実施の形態における被溶解物のＨＳＰ値の特定、有機溶剤の組み合わせ及び混合比の最適化は、コンピュータソフトフェアであるＨＳＰｉＰ（Hansen Solubility Parameters in Practice）等を用いて行うことができる。本実施の形態では、以下に示す有機溶剤を２種または３種混合した混合溶剤を用いることが好ましい。
【００２７】
＜有機溶剤＞
本実施の形態の有機溶剤は、複数種類、少なくとも２種類以上の有機溶剤を混合した混合溶剤である。そのうち１種類以上がアルコール系溶剤であることが、樹脂部の溶解において、樹脂部の末端のアルコールと、アルコール系溶剤のアルコールとの間でエステル交換反応が行われる点から好ましい。
【００２８】
＜アルコール系溶剤＞
アルコール系溶剤の好適な具体例としては、メタノール、エタノール、２−フェノキシエタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジアセトンアルコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（メチルカルビトール）、シクロヘキサノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ベンジルアルコール等が挙げられ、１種以上を組み合わせて用いることができる。
さらに、上記アルコール系溶剤の中でも、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、シクロヘキサノール、テトラヒドロフルフリルアルコールが好ましい。
【００２９】
＜他の有機溶剤＞
アルコール系溶剤以外の他の有機溶剤として、アミン系溶剤、アルデヒド系溶剤、エステル系溶剤のうち少なくとも１種類以上を含むことが好ましい。
アミン系溶剤の好適な具体例としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
アルデヒド系溶剤の好適な具体例としては、サリチルアルデヒド等が挙げられる。
エステル系溶剤の好適な具体例としては、乳酸エチル等が挙げられる。
【００３０】
以下は、上記有機溶剤の２種又は３種を混合した混合溶剤の混合例である。有機溶剤の混合の組み合わせ及び混合比（質量比）は、あらかじめ算出した被溶解物のＨＳＰ値と、混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が、所定の値以下であるように定めることができる。換言すると、上記ＨＳＰ距離が被溶解物の溶解に好ましい範囲となるように定めることができる。本実施の形態では、上述の通り、複数の被溶解物のＨＳＰ値と複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離（Ｒａ）が０．５（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下であることが好ましく、０．１（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下であることがより好ましく、０．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２であることがさらに好ましい。したがって、ＨＳＰ距離が当該範囲となるような有機溶剤の組み合わせを選択することが好ましい。
【００３１】
＜２種混合溶剤＞
２種混合溶剤の好適な組み合わせの例として、ＤＭＦ及びシクロヘキサノール、テトラヒドロフルフリルアルコール及びＤＭＦ、ＤＭＦ及び２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル及びサリチルアルデヒド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド及びテトラヒドロフルフリルアルコール等の組み合わせが挙げられる。
【００３２】
＜３種混合溶剤＞
３種混合溶剤の好適な組み合わせの例として、ＮＭＰ、エチレングリコール及びエチレングリコールモノブチルエーテル。ジエチレングリコールモノエチルエーテル、サリチルアルデヒド及びＤＭＦ。ＤＭＦ、テトラヒドロフルフリルアルコール及びジエチレングリコールモノメチルエーテル等の組み合わせが挙げられる。
【００３３】
＜触媒＞
好適な具体例としては、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）やリン酸三カリウム（Ｋ３ＰＯ４）等である。
【００３４】
上記のアルコール系溶剤、他の有機溶剤および触媒を含む溶解液の混合比は、樹脂の溶解の際にエステル交換反応を生じさせる点から、アルコール系溶剤を少なくとも１０質量％以上含むことが好ましい。
溶解に用いる溶解液の添加量は、例えば、炭素繊維を全体の４０質量％程度含むＣＦＲＰを溶解させる場合、ＣＦＲＰの質量の９倍量の混合溶剤を添加することが好ましい。さらに、添加した混合溶剤の全量の３％以上添加することが好ましく、より好ましくは３〜５質量％の触媒を添加することが好ましい。
反応温度は、常圧の場合、混合する各有機溶剤の沸点以下でありかつ沸点により近い温度が好ましく、例えば１５０℃程度で行うことが好ましい。
【００３５】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる炭素繊維回収方法では、溶解液は、少なくとも１種類以上のアルコール系溶剤を含む複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤と触媒とを含み、樹脂部の溶解が進む程度の温度に加熱される。さらに、樹脂部に含まれる複数種類の樹脂のそれぞれのＨＳＰ値から定まる樹脂部のＨＳＰ値と、複数種類の有機溶剤のそれぞれのＨＳＰ値及び質量比から定まる混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離を所定の値以下としている。
【００３６】
本実施の形態にかかる炭素繊維回収方法では、複数種類の樹脂のＨＳＰ値を求め、当該複数種類の樹脂のＨＳＰ値と、溶解に用いる複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離がより０に近い値となるように最適化した有機溶剤を用いているため、炭素繊維の劣化を抑制することができる。また、複数種類の樹脂を一度に溶解できることから、溶解処理時間を短縮しつつ、リサイクルすることが可能である。さらに、熱分解などによってＣＦＲＰに含まれる炭素繊維をリサイクル場合と比較して、樹脂の溶解時に樹脂を燃焼させる工程や蒸留を行う工程を有さないため、二酸化炭素の発生量を低減させることができる。また、触媒と複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤とを含む溶解液は、脱水による再生を行うことによって、繰り返し使用することが可能であり、低コスト化も実現できる。
【００３７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態では、実施の形態１のうち、反応温度および反応時の圧力について変更したものである。他の条件は実施の形態１と同一であるため、説明を割愛する。
本実施の形態における反応温度は、１９０℃〜２５０℃が好ましい。当該温度は、複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤の沸点近く又は沸点以上であるため、加圧の必要がある。例えば、２５０℃に加熱する場合は、４気圧程度に加圧することが好ましい。
【００３８】
上記反応条件とすることによって、炭素繊維の劣化を抑制しつつ、複数種類の樹脂の溶解処理時間をより短縮することができる。
【実施例】
【００３９】
次に、本発明の実施例について説明する。
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００４０】
実施例では、ビニルエステル樹脂とエポキシ樹脂との両方を溶解し得るＨＳＰ値、すなわち、ビニルエステル樹脂のＨＳＰ値とエポキシ樹脂のＨＳＰ値との中点を求め、当該ＨＳＰ値に近いＨＳＰ値を有する有機溶剤を決定した。本実施例における触媒は、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）を用いた。
【００４１】
＜樹脂の混合材のＨＳＰ値の算出＞
図５は、実施例１にかかる被溶解物である樹脂のＨＳＰ値を示したグラフである。図５に示すように、ビニルエステル樹脂のＨＳＰの３成分（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））は既知であり、（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．６，１１．０，１０．７）である。同様に、エポキシ樹脂のＨＳＰの３成分も既知であり、（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．２，１０．２，１３．３）である。これらの値からビニルエステル樹脂とエポキシ樹脂との中点（平均値）を求め、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．４，１０．６，１２．０）として定めた。
【００４２】
＜有機溶剤のＨＳＰ値の算出＞
有機溶剤の組み合わせ及び混合比は、コンピュータソフトフェアであるＨＳＰｉＰを用いて解析を行った。
解析の結果、上述のビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と、以下の（１）〜（８）に示す複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離を求めることができた。
【００４３】
＜混合溶剤の組み合わせ＞
（１）３種混合：Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、エチレングリコール及びエチレングリコールモノブチルエーテル
非アルコール系溶剤の（ＮＭＰ）のＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１８．０，１２．３，７．２）であり、アルコール系溶剤のエチレングリコールのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．０，１１．０，２６．０）であり、アルコール系溶剤のエチレングリコールモノブチルエーテルのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１６．０，７．０，１０．６）である。
上記ＨＳＰ値を有するＮＭＰ、エチレングリコール及びエチレングリコールモノブチルエーテルを質量比で６０：２０：２０の割合で混合すると、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と上記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が０．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２であるという結果を得た。
【００４４】
（２）３種混合：ジエチレングリコールモノエチルエーテル、サリチルアルデヒド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）
アルコール系溶剤のジエチレングリコールモノエチルエーテルのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１６．１，９．２，１２．２）であり、非アルコール系溶剤のサリチルアルデヒドのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１９，１０．５，１２）であり、非アルコール系溶剤のＤＭＦのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．４，１３．７，１１．３）である。
上記ＨＳＰ値を有するジエチレングリコールモノエチルエーテル、サリチルアルデヒド及びＤＭＦを質量比で４４：３６：２０の割合で混合すると、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と上記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が０．１（Ｊ／ｃｍ３）１／２であるという結果を得た。
【００４５】
（３）３種混合：Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、テトラヒドロフルフリルアルコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル
非アルコール系溶剤のＤＭＦのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．４，１３．７，１１．３）であり、アルコール系溶剤のテトラヒドロフルフリルアルコールのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．８，８．２，１２．９）、ジエチレングリコールモノメチルエーテルのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１６．２，７．８，１２．６）である。
上記ＨＳＰ値を有するＤＭＦ、テトラヒドロフルフリルアルコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテルを質量比で４５：４１：１６の割合で混合すると、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と上記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が０．１（Ｊ／ｃｍ３）１／２であるという結果を得た。
【００４６】
（４）２種混合：Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、シクロヘキサノール
非アルコール系溶剤のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）のＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．４，１３．７，１１．３）であり、アルコール系溶剤のシクロヘキサノールのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．８，８．４，５．１）である。
上記ＨＳＰ値を有するＤＭＦとシクロヘキサノールを質量比で６８：３２の割合で混合すると、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と上記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が０．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２であるという結果を得た。
【００４７】
（５）２種混合：テトラヒドロフルフリルアルコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）
アルコール系溶剤のテトラヒドロフルフリルアルコールのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．８，８．２，１２．９）であり、非アルコール系溶剤のＤＭＦのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．４，１３．７，１１．３）である。
上記ＨＳＰ値を有するテトラヒドロフルフリルアルコールとＤＭＦを質量比で５４：４６の割合で混合すると、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と上記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が０．５（Ｊ／ｃｍ３）１／２であるという結果を得た。
【００４８】
（６）２種混合：Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、２−フェノキシエタノール
非アルコール系溶剤のＤＭＦのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．４，１３．７，１１．３）であり、２−フェノキシエタノールのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．８，５．７，１４．３）である。
上記ＨＳＰ値を有するＤＭＦと２−フェノキシエタノールを質量比で６３：３７の割合で混合すると、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と上記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が０．５（Ｊ／ｃｍ３）１／２であるという結果を得た。
【００４９】
（７）２種混合：ジエチレングリコールモノエチルエーテル、サリチルアルデヒド
アルコール系溶剤のジエチレングリコールモノエチルエーテルのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１６．１，９．２，１２．２）であり、非アルコール系溶剤のサリチルアルデヒドのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１９，１０．５，１２）である。
上記ＨＳＰ値を有するジエチレングリコールモノエチルエーテルとサリチルアルデヒドを質量比で５２：４８の割合で混合すると、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と上記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が０．８（Ｊ／ｃｍ３）１／２であるという結果を得た。
【００５０】
（８）２種混合：Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフルフリルアルコール
非アルコール系溶剤のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１６．８，１１．５，１０．２）であり、アルコール系溶剤のテトラヒドロフルフリルアルコールのＨＳＰ値は（（δＤ）、（δＰ）、（δＨ））＝（１７．８，８．２，１２．９）である。
上記ＨＳＰ値を有するＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフルフリルアルコールを質量比で５４：４６の割合で混合すると、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と上記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が１．１（Ｊ／ｃｍ３）１／２であるという結果を得た。
【００５１】
図６は、実施例にかかる有機溶剤であるエチレングリコール及び触媒の濃度（質量％）と溶解度との対応関係を示したグラフである。エチレングリコールの濃度とは、複数種類の有機溶剤を混合した混合溶剤全体に占めるエチレングリコールの割合という意味である。
【００５２】
上述の通り算出したＨＳＰ距離の観点から、有機溶剤の混合比はＨＳＰ距離がより０に近い混合溶剤がより適していると考えられるが、一例として、実際に、触媒である炭酸カリウムによる樹脂の結合鎖切断反応を生じさせるために必要な濃度と、切断された樹脂の結合鎖の末端のアルコールとエチレングリコールのアルコールとがエステル交換反応を生じるために必要な濃度とを、溶解実験を行い特定した。本実施例では、混合溶剤として、上記３種混合溶剤（１）のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、エチレングリコール及びエチレングリコールモノブチルエーテルの混合溶剤を用いた。また、テストピースとして１〜２ｃｍ×１〜２ｃｍ×０．３ｃｍ程度のビニルエステル樹脂を用いた。当該混合溶剤及びテストピースを用いて、１５０℃の温度条件において溶解実験を行った。
【００５３】
図６のグラフに示すように、触媒として炭酸カリウムを３％以上含み、かつ、エチレングリコールを１０％以上含む場合、テストピースの少なくとも一部が溶解した。さらに、触媒として炭酸カリウムを５％含み、かつ、エチレングリコールを１０％以上含む場合、テストピースは２０時間以内で全て溶解させることができた。
以上の結果より、混合溶剤にエチレングリコールを含む場合、混合溶剤中に、エチレングリコールは少なくとも１０％以上含むことが好ましく、かつ、触媒として炭酸カリウムを３％以上含むことが好ましく、３〜５％含むことがより好ましい。
【００５４】
次に、上記混合溶剤（１）、（４）及び（５）について、以下、実施例１〜３に示す通り、溶解実験を行った。実施例１〜３にはいずれも、ＣＦＲＰの樹脂がそれぞれビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂及びナイロン樹脂である３種類のテストピースを用いた。
図７は、実施例１の溶解前のテストピースと溶解後のテストピースとを示す写真である。
図７の上段に示すように、テストピースの大きさは実施例１〜３で共通しており、１〜２ｃｍ×１〜２ｃｍ×０．３ｃｍ程度のものを使用した。図６上段に記載のスケールバーは、１ｃｍである。
【実施例１】
【００５５】
上述の解析から、ＮＭＰ、エチレングリコール及びエチレングリコールモノブチルエーテルを質量比で６０：２０：２０の割合で混合すると、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と上記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が０．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２であるという結果を得た。
実施例１では、ＣＦＲＰの樹脂部がそれぞれビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂及びナイロン樹脂である３種類のテストピースを、ＮＭＰ、エチレングリコール及びエチレングリコールモノブチルエーテルを質量比で６０：２０：２０の割合で混合した有機溶剤に５％の触媒を加えた溶解液を用いて、溶解実験を行った。
【００５６】
まず、各テストピースを別々の溶解槽に載置した。次に、ＮＭＰ、エチレングリコール及びエチレングリコールモノブチルエーテルを質量比で６０：２０：２０の割合で混合した有機溶剤に、触媒として炭酸カリウムを５％加え、１５０℃に加熱し、各テストピースの樹脂部を溶解させた。
【００５７】
図７の下段の写真に示す通り、上記混合比の溶解液を用いることによって、ＣＦＲＰの樹脂部がそれぞれビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂及びナイロン樹脂である３種類のテストピースについて、各テストピースの樹脂部を溶解させることができ、炭素繊維を残存させることができた。
【００５８】
ここで、本実施例では、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂のＨＳＰ値の中点、すなわちビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合剤のＨＳＰ値を算出し、有機溶剤の混合比を決定した。図７の下段の写真に示すように、本実施例においてナイロン樹脂も溶解させることができた理由は、図５のグラフに示す通り、ビニルエステル及びエポキシ樹脂の混合剤のＨＳＰ値と、ナイロン樹脂のＨＳＰ値が比較的近い値を有しているためであったと考えられる。
【００５９】
図８は、実施例にかかるテストピースの樹脂部を溶解させ回収した炭素繊維の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図８のスケールバーは５μｍである。図８の写真に示す通り、炭素繊維表面には樹脂の残渣は付着しておらず、ＣＦＲＰから樹脂部を除去することができた。
【００６０】
図９は、実施例１と比較例にかかる炭素繊維の引張試験の結果を示すグラフである。引張試験の比較例として、購入した新品の炭素繊維（Ｔ７００、引張強度４．９ＧＰａ、東レ）を用いた。引張試験には、計測器（イマダ社製、型番：ZTS-5N）と、計測スタンド（イマダ社製、型番：EMX-1000）とを用い、引張強度の測定を行った。引張速度は１ｍｍ／分で行った。図９のグラフに示す通り、上記触媒および溶剤を用いて回収した炭素繊維は、購入した新品の炭素繊維と同様、４．９ＧＰａ以上の引張強度であった。換言すると、炭素回収を行う際の炭素繊維の劣化を抑制することができた。
【実施例２】
【００６１】
実施例２では、溶解液の混合条件以外は実施例１と同様に行った。
上述の解析から、ＤＭＦとシクロヘキサノールを質量比で６８：３２の割合で混合すると、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と上記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が０．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２であるという結果を得た。
本実施例では、ＤＭＦとシクロヘキサノールを質量比で６８：３２の割合で混合した有機溶剤に、触媒として炭酸カリウムを５％加え、１５０℃に加熱し、各テストピースの樹脂部を溶解させた。
実施例１と同様、炭素繊維から樹脂部を除去することができ、かつ、炭素繊維の劣化を抑制することができた。
【実施例３】
【００６２】
実施例３では、溶解液の混合条件以外は実施例１と同様に行った。
上述の解析から、テトラヒドロフルフリルアルコールとＤＭＦを質量比で５４：４６の割合で混合すると、ビニルエステル樹脂及びエポキシ樹脂の混合材のＨＳＰ値と上記混合溶剤のＨＳＰ値とのＨＳＰ距離が０．５（Ｊ／ｃｍ３）１／２であるという結果を得た。
本実施例では、テトラヒドロフルフリルアルコールとＤＭＦを質量比で５４：４６の割合で混合した有機溶剤に、触媒として炭酸カリウムを５％加え、１５０℃に加熱し、各テストピースの樹脂部を溶解させた。
実施例１と同様、炭素繊維から樹脂部を除去することができ、かつ、炭素繊維の劣化を抑制することができた。
【実施例４】
【００６３】
実施例４は、実施例１のうち、反応温度および反応時の圧力を変更したものである。本実施例では、テストピースとして、１〜２ｃｍ×１〜２ｃｍ×０．３ｃｍ程度のビニルエステル樹脂を用いた。図１０は、実施例４にかかる温度条件変化に伴う溶解性について評価した写真である。本実施例では、溶解時の温度条件を１９０℃に設定したものと、２５０℃に設定したものについて、ともに３時間溶解試験を行った。２５０℃は、有機溶剤として用いたＮＭＰ（沸点２０４℃）、エチレングリコール（沸点１９７．６℃）及びエチレングリコールモノブチルエーテル（沸点１７１．２℃）の沸点より高い温度であるため、４気圧（４atm）に加圧し、溶解させた。図１０に示す通り、溶解温度を１９０℃に設定したテストピースは、溶解試験開始から３時間経過後に樹脂が溶け残っていたが、溶解温度を２５０℃に設定したテストピースは、溶解試験開始から３時間経過後に完全に溶解させることができた。なお、溶解温度を１９０℃に設定したテストピースは、合計１０時間程度で完全に溶解させることができた。
【００６４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  ＣＦＲＰ
１０ａ  樹脂部
１１  炭素繊維
２０  溶解液
２０ａ  触媒
２０ｂ  アルコール系溶剤
２１  混合液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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