(57)【要約】    【課題】  ＦＲＰを有効利用して低コスト、効率的かつ簡便に得ることのできるＳｉＣ製造方法を提供すること。    【解決手段】  ＦＲＰ＜１＞を粉末化する粉末化工程＜Ｐ１＞と、粉末化工程＜Ｐ１＞により得られたＦＲＰ粉末＜２＞を加熱処理する加熱処理工程＜Ｐ２＞とにより構成される、極めて簡素なものである。したがって本製法によれば、粉末化工程＜Ｐ１＞においてＦＲＰ＜１＞が粉末化されてＦＲＰ粉末＜２＞が得られ、ついで加熱処理工程＜Ｐ２＞においてＦＲＰ粉末＜２＞が加熱処理されることによって、容易に目的のＳｉＣ＜３＞を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の加熱処理により製造されたＳｉＣ。
【請求項２】
粉末化したガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の加熱処理により製造されたＳｉＣ。
【請求項３】
前記ＦＲＰは廃材であることを特徴とする、請求項１または２に記載のＳｉＣ。
【請求項４】
前記ＦＲＰは廃ＦＲＰ船であることを特徴とする、請求項１または２に記載のＳｉＣ。
【請求項５】
ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を粉末化する粉末化工程と、該粉末化工程により得られたＦＲＰ粉末を加熱処理する加熱処理工程とを経てＳｉＣを得る、ＳｉＣ製造方法。
【請求項６】
前記加熱処理工程において加熱温度を１４５０℃以上とすることを特徴とする、請求項５に記載のＳｉＣ製造方法。
【請求項７】
前記ＦＲＰは廃ＦＲＰ船または廃ＦＲＰ船以外の廃材であることを特徴とする、請求項５または６に記載のＳｉＣ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＳｉＣおよびその製造方法に係り、特に廃材を利用し、低コスト、効率的かつ簡便に得ることのできるＳｉＣ、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣ（炭化ケイ素）は、研磨材、耐火煉瓦の原料、鋳鉄への加炭加ケイ素剤、発熱体等の電気素子の素材、青色発光ダイオード・ＭＯＳＦＥＴ等の半導体材料や半導体の基板、ファインセラミックス・エンジニアリングセラミックス、ディーゼル車排出煤塵の集塵用フィルター（ＤＰＦ）材料、釣り竿のガイド、装飾用宝石など、広範な分野に亘って利用される無機材料である。
【０００３】
シリカと炭素を混合物の原料として１６７３−２０７３Ｋでの熱処理によってβ―ＳｉＣを合成する方法はシリカ還元炭化法と呼ばれ、工業的にも現在広く使用されている。この方法は一般にシリカに由来する一酸化ケイ素（ＳｉＯ）と炭素（Ｃ）が気―固反応を介してＳｉＣを生成しているものと考えられている。
【０００４】
たとえば非特許文献１には、木炭粉末、カーボンブラック、および黒鉛粉末についてそれぞれＳｉ粉末と混合・成形し、Ａｒ雰囲気中１４５０℃、２時間保持し反応させてＳｉＣを生成する技術が開示されている。また非特許文献２には、フェノール樹脂、オルトケイ酸テトラエチル、ほう酸トリエチルを混合して調製した複合ゲルを前駆体として炭化ケイ素を合成する技術が開示されている。
【０００５】
また非特許文献３には、Ｓｉ単結晶からウエハーを作製する際のＳｉ廃棄物の有効利用を目的としてなされた、家庭廃棄物と農業廃棄物を炭素源とするＳｉＣ合成法の研究成果が開示されている。また特許文献１には、廃シリコンスラッジからの炭化ケイ素の製造方法として、廃シリコンスラッジにカーボンブラック粉末を混ぜて加圧成型し、熱処理してＳｉＣを合成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２５５５３２号公報「炭化珪素の製造方法及び廃シリコンスラッジの処理方法」
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「木炭を出発原料とした炭化ケイ素セラミックスの作製」、松村優, 鎌田郁子, 塩野剛司, 西田俊彦 (京都工繊大 工芸)  材料  Vol.52, No.6, Page.576-580
【非特許文献２】「フェノール樹脂,オルトケイ酸テトラエチル複合体からの炭化ケイ素の生成機構」、成沢雅紀, 岡部義生, 岡村清人 (大阪府大 工), 清野肇, 嶋田志郎 (北大 大学院)  炭素No.190, Page.273-281 (1999.12.24)
【非特許文献３】「廃品を用いたSiCの合成」、岩本千恵子, 島田恵理子, 伊熊泰郎 (神奈川工科大)日本セラミックス協会年会講演予稿集 Vol.1999, Page.470
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、ＳｉＣ製造技術については従来種々提案されており、製造コスト低減や廃棄物有効利用を目指したものもある。しかし、さらなる低コスト化や、あるいは効率的な製造技術の開発が求められている現状である。
【０００９】
さて、有効利用技術の開発が多く取り組まれているものの一つに、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）がある。ＦＲＰは機械的強度が高い上、コストも安いため、漁船船体や生活用品などを初めとする広い分野で利用されている。しかしながら、耐用年数に達し老朽化した廃材やＦＲＰ製造工程で生じる廃材の処理には問題がある。結局、多くは廃棄物として処理されている中で、ＦＲＰ内部のガラス繊維だけを取り出して再利用するための技術開発も、従来から取り組まれている。
【００１０】
しかし、廃材から再生されたガラス繊維はコスト高になる上、ガラス繊維自体が短くなってしまうために本来の機械的強度を得ることができず、用途は限定されたものとなってしまう。したがって、ＦＲＰ廃材の有効利用策が求められている。
【００１１】
そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点を踏まえ、ＦＲＰを有効利用して低コスト、効率的かつ簡便に得ることのできるＳｉＣ、およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者は上記課題について検討した結果、ＦＲＰ廃材内部に使用されている安価なガラス繊維の成分の一部であるＳｉと、ガラス繊維を取り囲んでいるプラスチックの分解から得られるＣを利用することでＳｉＣが合成できることを見出し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
【００１３】
（１）  ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の加熱処理により製造されたＳｉＣ。
（２）  粉末化したガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の加熱処理により製造されたＳｉＣ。
（３）  前記ＦＲＰは廃材であることを特徴とする、（１）または（２）に記載のＳｉＣ。
（４）  前記ＦＲＰは廃ＦＲＰ船であることを特徴とする、（１）または（２）に記載のＳｉＣ。
【００１４】
（５）  ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を粉末化する粉末化工程と、該粉末化工程により得られたＦＲＰ粉末を加熱処理する加熱処理工程とを経てＳｉＣを得る、ＳｉＣ製造方法。
（６）  前記加熱処理工程において加熱温度を１４５０℃以上とすることを特徴とする、（５）に記載のＳｉＣ製造方法。
（７）  前記ＦＲＰは廃ＦＲＰ船または廃ＦＲＰ船以外の廃材であることを特徴とする、（５）または（６）に記載のＳｉＣ製造方法。
【００１５】
つまり、端的にいえば本発明は、粉末化したガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を利用し、その中に含まれているガラス繊維由来のＳｉとプラスチック由来のＣを高温熱処理中に反応させて、ＳｉＣを製造する方法および製造されるＳｉＣであり、ＦＲＰとしては廃ＦＲＰ船その他の廃材を利用できるというものである。特に、従来技術のようにＣやＣＯ２由来の炭素を敢えて添加するのではなく、ＦＲＰに元来含有される成分同士を熱処理によって反応させて、ＳｉＣを得るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＳｉＣおよびその製造方法は上述のように構成されるため、これによれば、ＦＲＰを有効利用し、しかも従来のようにＳｉ粉末やＣ、ＣＯ２を添加させるものではないので、低コスト、効率的かつ簡便にＳｉＣを得ることができる。特に、従来は産業廃棄物として処分されていたＦＲＰ廃材を利用できるため、ＳｉＣ製造の低コスト化の効果が高まるだけでなく、ＦＲＰ廃材の有効利用策ともなる発明である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のＳｉＣ製造方法の構成を示すフロー図である。
【図２】実施例１に係るＦＲＰ粉末のＸ線回折結果を示すグラフである。
【図３】実施例１に係るＦＲＰ粉末の写真である。
【図４】実施例１の加熱処理物のＸ線回折結果を示すグラフである。
【図５】実施例１に係る加熱処理物の写真である。
【図６】実施例２の加熱処理物のＸ線回折結果を示すグラフである。
【図７】実施例２に係る加熱処理物の写真である。
【図８】比較例１の加熱処理物のＸ線回折結果を示すグラフである。
【図９】比較例１に係る加熱処理物の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面も用いつつ本発明を詳細に説明する。
上述したように本発明のＳｉＣは、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の加熱処理により製造されるものであるが、ＦＲＰとしては特に、粉末化したものを用いる。粉末化の程度は特に限定されず、要するに、ＦＲＰ内部に使用されている安価なガラス繊維の成分の一部であるＳｉと、ガラス繊維を取り囲んでいるプラスチックの構成成分であるＣとが、所定の熱処理条件下にて十分に反応し、化合物ＳｉＣを得るのに適した程度の粒度や形態であればよい。たとえば実施例として後述するような２５μｍなど、１００μｍ前後のサイズの粉末化は、本発明の実施において十分な効果が得られる。
【００１９】
図１は、本発明のＳｉＣ製造方法の構成を示すフロー図である。図示するように本製法は、ＦＲＰ＜１＞を粉末化する粉末化工程＜Ｐ１＞と、粉末化工程＜Ｐ１＞により得られたＦＲＰ粉末＜２＞を加熱処理する加熱処理工程＜Ｐ２＞とにより構成される、極めて簡素なものである。したがって本製法によれば、粉末化工程＜Ｐ１＞においてＦＲＰ＜１＞が粉末化されてＦＲＰ粉末＜２＞が得られ、ついで加熱処理工程＜Ｐ２＞においてＦＲＰ粉末＜２＞が加熱処理されることによって、容易に目的のＳｉＣ＜３＞を得ることができる。
【００２０】
図において、加熱処理工程＜Ｐ２＞における加熱温度は、１４５０℃以上とすることが望ましい。実施例に後述するように１４５０℃以上の加熱温度であれば、ＳｉＣを製造できることを確認済みである。また、原料のＦＲＰ＜１＞としては、廃ＦＲＰ船、または廃ＦＲＰ船以外のＦＲＰ廃材を特に用いることとしてもよい。コスト低減効果を得られる上に、ＦＲＰ廃材の有効利用策にもなる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明がかかる実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
ＦＲＰ製の廃漁船を、一軸破砕機ＬＳＣ−８８（ラサ工業）と粉砕機（スーパーエディミルＧ−５５  ラサ工業）等にて爆砕し、３０〜１００μｍに粉砕してＦＲＰ粉末を得た。さらに遊星回転ボールミル（フレッチェ製）をもちいて、約２５μｍに粉末化し、ＦＲＰ粉末とした。ＦＲＰ粉末についてＸ線回折を行った。使用装置は、リガク製のＲＩＮＴ−２１００型である。
【００２２】
図２は、実施例１に係るＦＲＰ粉末のＸ線回折結果を示すグラフである。図示するように、ここではＦｅのピークが見られるが、これは、粉砕した際のボールミルから混入されたものと考えられる。なお、図３にＦＲＰ粉末の形態を写真で示す。
【００２３】
ついで、ＦＲＰ粉末をＡｒ雰囲気中で１６００℃に加熱処理した。得られた加熱処理物について、同様にＸ線回折を行った。図４は、実施例１の加熱処理物のＸ線回折結果を示すグラフである。図示するように本加熱処理物においては、ＳｉＣを示すピークのみが出現した。したがって、ＦＲＰ粉末を１６００℃で加熱処理することによって、純度高くＳｉＣを得られることが示された。なお、図５に加熱処理物の形態を写真で示す。加熱処理物は、灰色の硬い結晶であった。
【００２４】
＜実施例２＞
上述非特許文献１に開示されているとおり、１４５０℃による加熱処理によってＳｉＣ生成可能であることは既に知られているため、実施例２ではこれに代えて加熱温度を１５００℃とした。それ以外は実施例１と同様の条件にて、ＦＲＰ粉末から加熱処理物を得た。図６は、実施例２の加熱処理物のＸ線回折結果を示すグラフである。図示するように本加熱処理物においては、実施例１と同様ＳｉＣを示すピークが出現した。しかしその他に、２θ＝２５°付近にもピークが現れた（このピークについては、未同定）。いずれにせよ、ＦＲＰ粉末を１５００℃で加熱処理することによって、ＳｉＣを得られることが示された。なお、図７に加熱処理物の形態を写真で示す。加熱処理物は、黒色の脆い結晶であった。
【００２５】
＜比較例１＞
加熱温度を１２５０℃とする以外は実施例１と同様の条件にて、ＦＲＰ粉末から加熱処理物を得た。
図８は、比較例１の加熱処理物のＸ線回折結果を示すグラフである。図示するように本加熱処理物においては、ＳｉＣを示すピークの出現は認められなかった。２θ＝２５°付近にピークが現れたが結晶性が悪く、１本のみのために物質の同定はできなかった。なお、図９に加熱処理物の形態を写真で示す。加熱処理物は、黒色の脆い結晶であった。
【００２６】
以上のとおり、ＦＲＰ製船体の廃材からＦＲＰ粉末を調製し、他の材料を添加することなく、ただ同ＦＲＰ粉末をＡｒ雰囲気中で１４５０℃以上の温度で加熱処理するのみという簡便な方法によって、ＳｉＣを得られることが確認できた。特に、１６００℃以上の温度で加熱処理することにより、得られるＳｉＣの純度を高められることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
ＳｉＣは、研磨材、ヒータ、セメント、混合材、耐火煉瓦の原料、鋳鉄への加炭加ケイ素剤、高級釣り竿のガイド等に大量に使われる他、鋳鉄用、発熱体等の電気素子の素材、半導体材料（青色発光ダイオード、高速ショットキーバリアダイオード、ＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、他種材料による半導体の基板、またファインセラミックス、エンジニアリングセラミックスとしての用途、装飾用宝石としても使用される。さらに、ディーゼル車排出煤塵の集塵用フィルター（ＤＰＦ）材料としての用途も急拡大している。
【００２８】
本発明のＳｉＣおよびその製造方法によれば、このように用途が広範でしかも拡大しているＳｉＣを、漁船や日用品・生活用品由来のＦＲＰ廃材の有効利用によって、低コスト、効率的かつ簡便に製造することができる。したがって、各種産業分野に亘って利用性が高い発明である。
【符号の説明】
【００２９】
１…ＦＲＰ
２…ＦＲＰ粉末
３…ＳｉＣ
Ｐ１…粉末化工程
Ｐ２…加熱処理工程
【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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