(57)【要約】太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するためのシステムが、太陽光集光システムと、太陽光集光システムからの集光した太陽光によって処理される炭素繊維含有材料を配置するためのサンプル台とを含み、サンプル台はガス吸収管と、ガス吸収管に接続された廃ガス処理システムとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するためのシステムであって、
太陽光集光システム；
太陽光集光システムから集光した太陽光によって処理される炭素繊維含有材料を置くためのサンプル台であって、ガス吸収管を備えるサンプル台；及び
ガス吸収管に接続されている廃ガス処理システム
を備えるシステム。
【請求項２】
太陽光集光システムが
太陽光を集光する複数のヘリオスタット；及び
集光した太陽光をサンプル台に反射する複数の平面反射体
を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
複数のヘリオスタットがそれぞれ複数の凹面反射ミラーを備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
サンプル台が、サンプル台を前後左右に動かすサーボモータによって駆動される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
ガス吸収管がサンプル台の周囲に固定されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
廃ガス処理システムが、ガス吸収管に接続された除塵装置；及び除塵装置に接続されたガス吸収処理装置を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
除塵装置が、濾過による除塵によって、ガス吸収管に吸収されたガスから粉塵を除去する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
ガス吸収処理装置が、吸収剤としてアルカリ溶液を利用することによってガス中の酸性物質を吸収する、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
サンプル台で処理された炭素繊維含有材料を受け入れ加熱するための微細処理炉をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
微細処理炉が加熱庫、ヒートシンク及び溶融塩パイプを備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
加熱庫が、キャビネットライナー及びハウジングを備え、キャビネットライナーとハウジングの間の中間層が溶融塩で埋められ、ハウジングの外側には保温断熱装置が取り付けられている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
ヒートシンクが、管状熱交換器及び漏斗形フォトマスクを備え、管状熱交換器が溶融塩をその中に含み、漏斗形フォトマスクは太陽光を太陽光集光システムから管状熱交換器に集光して、管状熱交換器内の溶融塩を加熱する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
溶融塩パイプが、加熱庫の中間層の下端とヒートシンクの管状熱交換器の上部入口とを連通し、加熱庫の中間層の上端とヒートシンクの管状熱交換器の下部出口とを連通する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
溶融塩の運転温度が４００-５８０℃であり、溶融塩はＫＮＯ３とＮａＮＯ３の二元混合塩である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生する（reclaimingheatinhea）ための自動制御を達成するデジタル制御システムをさらに備え、デジタル制御システムがデータ取得装置、データ送信装置、制御ホスト及び監視ソフトウェアを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
集光した太陽光からの照射によって炭素繊維強化ポリマー材料を加熱し、炭素繊維強化ポリマー材料からポリマーの第１の部分を除去すること；
ポリマーの第１の部分が除去された炭素繊維強化ポリマー材料を微細処理炉に入れること；及び
炭素繊維強化ポリマー材料を微細処理炉内で所定の温度で加熱して、炭素繊維強化ポリマー材料からポリマーの第２の部分を除去すること
を含む、太陽エネルギーを使用して炭素繊維強化ポリマー材料から炭素繊維を再生するための方法。
【請求項１７】
炭素繊維強化ポリマー材料が、集光した太陽光からの照射によって３５０−６００℃の間で加熱される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
繊維強化ポリマー材料が、集光した太陽光からの照射によって加熱されて、炭素繊維強化ポリマー材料から４０−８０％のポリマーを除去する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
炭素繊維強化ポリマー材料が、微細処理炉内で加熱され、炭素繊維強化ポリマー材料から残留ポリマーを除去する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
炭素繊維強化ポリマー材料が、炭素繊維を含有する熱硬化性樹脂マトリックス複合材料である、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権
本出願は、２０１６年１２月２９日出願の「太陽エネルギーを使用する炭素繊維リサイクルのための二段階方法」（「A Two-Step Method for Carbon Fiber Recycling Using Solar Energy」）と題された中国特許出願第２０１６１１２４８７８３．０号の優先権を主張する。
【０００２】
技術分野
本明細書は、炭素繊維リサイクルの分野に属し、特に太陽エネルギーを使用して炭素繊維を再生するための新規のシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
炭素繊維材料は、軽量、高い機械的強度、優れた耐食性及び低い熱膨張を特徴とし、航空宇宙、自動車、建設及び通信の産業分野で広く使用されている。航空宇宙、自動車製造、スポーツ用品などの産業の急速な発展に伴い、炭素繊維材料に対する需要が高まっている。炭素繊維材料は多くの優れた利点を有するにもかかわらず、その廃棄物のリサイクルは困難である。
【０００４】
現在、複合炭素繊維廃棄物のリサイクル処理には、主に物理的リサイクル、化学的リサイクル及びエネルギーリサイクルの３つの方法がある。これら３つのリサイクル方法では、原材料は、化石燃料の燃焼プロセスなどによって熱分解温度まで加熱される。したがって、エネルギー消費は大きく、炭素排出が燃焼過程で生じる。
【０００５】
もう１つの問題は、特に先進分野でのリサイクル後の炭素繊維材料の二次利用であり、これはリサイクルされた炭素繊維材料の品質に大きく依存し、すなわち樹脂を完全に除去する必要があるだけでなく処理済み炭素繊維材料の物理的及び化学的性能指数が新しい炭素繊維材料と実質的に同じであることが求められる。現在、リサイクル炭素繊維材料はかさ充填密度（bulk packing density）が低く、リサイクル炭素繊維の物理的及び化学的性能指数は、規定を満たしていない。したがって、低コスト、低エネルギー消費、低炭素排出量、高品質のリサイクル炭素繊維材料及び高処理効率で炭素繊維材料をリサイクルする方法を開発して、増大するリサイクルへの需要に対処する必要がある。
【０００６】
そのため、当業者は、炭素繊維リサイクルの分野における研究開発を続けている。
【発明の概要】
【０００７】
一実施形態では、太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するためのシステムは、太陽光集光システムと、太陽光集光システムからの集光した太陽光によって処理される炭素繊維含有材料を配置するためのサンプル台とを含み、サンプル台はガス吸収管と、ガス吸収管に接続された廃ガス処理システムとを備える。
【０００８】
別の実施形態において、太陽エネルギーを使用して炭素繊維強化ポリマー材料から炭素繊維を再生するための方法は、集光した太陽光からの照射によって炭素繊維強化ポリマー材料を加熱して炭素繊維強化ポリマー材料からポリマーの第１の部分を除去すること、ポリマーの第１の部分が除去された炭素繊維強化ポリマー材料を微細処理炉に入れること、及び微細処理炉内で炭素繊維強化ポリマー材料を所定の温度で加熱して、炭素繊維強化ポリマー材料からポリマーの第２の部分を除去することを含む。
【０００９】
太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための本開示のシステム及び方法の他の実施形態は、以下の詳細な説明、添付の図面及び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための例示的システムの構造概略図である。
【図２】太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための例示的システムの例示的サンプル台の三次元概略図である。
【図３】太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための例示的システムの廃ガス処理システムの三次元概略図である。
【図４】太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための例示的システムの微細処理炉の三次元概略図である。
【図５】太陽エネルギーを使用して炭素繊維強化ポリマー材料から炭素繊維を再生するための例示的方法を示すフローチャートである。
【図６】航空機の製造及び保守方法のフロー図である。
【図７】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書は、関連技術の欠陥及び問題を克服することを目的としている。
【００１２】
本明細書は、太陽光集光システムと、太陽光集光システムからの集光した太陽光によって処理される炭素繊維含有材料を配置するためのサンプル台とを含む、太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するためのシステムを提供し、サンプル台は、ガス吸収管と、ガス吸収管と接続された廃ガス処理システムとを備える。
【００１３】
一態様では、太陽光集光システムは、太陽光を集光する複数のヘリオスタットと、集光した太陽光をサンプル台に反射する複数の平面反射体とを含み、複数のヘリオスタットは各々、複数の凹面反射ミラーを含む。
【００１４】
一態様では、サンプル台は、サンプル台を前後左右に動かすサーボモータによって駆動される。
【００１５】
一態様では、ガス吸収管は、サンプル台の周囲に固定される。
【００１６】
一態様では、廃ガス処理システムは、ガス吸収管と接続された除塵装置と、除塵装置と接続されたガス吸収処理装置とを含み、ここで除塵装置は、濾過による除塵によって、ガス吸収管に吸収されたガスから粉塵を除去し、ガス吸収処理装置は、吸収剤としてアルカリ溶液を利用することによってガス中の酸性物質を吸収する。
【００１７】
一態様では、該システムは、サンプル台で処理された炭素繊維含有材料を受け入れ加熱するための微細処理炉をさらに備え、微細処理炉は加熱庫、ヒートシンク及び溶融塩パイプを含む。
【００１８】
一態様では、加熱庫は、キャビネットライナー及びハウジングを含み、ここでキャビネットライナーとハウジングの間の中間層は溶融塩で埋められ、ハウジングの外側には保温断熱装置が取り付けられる。
【００１９】
一態様では、ヒートシンクは、管状熱交換器及び漏斗形フォトマスクを含み、ここで管状熱交換器は溶融塩をその中に含み、漏斗形フォトマスクは太陽光を太陽光集光システムから管状熱交換器に集光して、管状熱交換器．内の溶融塩を加熱する。
【００２０】
一態様では、溶融塩パイプは、加熱庫の中間層の下端とヒートシンクの管状熱交換器の上部入口とを連通し、加熱庫の中間層の上端とヒートシンクの管状熱交換器の下部出口とを連通する。
【００２１】
一態様では、溶融塩の運転温度は、４００−５８０℃であり、溶融塩はＫＮＯ３とＮａＮＯ３の二元混合塩である。
【００２２】
一態様では、該システムは、太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための自動制御を達成するデジタル制御システムを含み、デジタル制御システムは、データ取得装置、データ送信装置、制御ホスト及び監視ソフトウェアを含む。
【００２３】
他の態様では、太陽光集光システムは、タワーをさらに含んでもよく、複数のヘリオスタットは回転可能なホルダによって支持され、複数の平面反射体はタワーの頂部に固定され、タワーは複数の平面反射体を支持するための鋼部材を含んでもよい。
【００２４】
他の態様では、サンプル台は、複数の平面反射体の直下の地面に配置されてもよい。
【００２５】
他の態様では、除塵装置は、ガス吸収管と第１のガス管で接続されていてもよく、且つ、ガス吸収処理装置と第２のガス管で接続されていてもよい。
【００２６】
他の態様では、微細処理炉は、タワーの片側に配置されてもよく、溶融塩パイプで接続されていてもよい。
【００２７】
他の態様では、複数のヘリオスタットは４−３０のヘリオスタットを含むことができ、複数のヘリオスタットは、太陽軌道をリアルタイムで追尾し、集光した太陽光を複数の平面反射体に反射するための自動太陽追尾制御システムで構成されてもよい。
【００２８】
他の態様では、複数のヘリオスタットは、８−１１０の凹面反射ミラーを含むことができ、調整可能なミラーラジアンを有し、ホルダ上にタイル状に配置され、ホルダは地面に固定された支柱によって支持されてもよい。
【００２９】
他の態様では、複数の平面反射体は４−３０の平面反射体を含むことができ、平面反射体２は１０−５０メートルの高さを有するタワー３の頂部に揚げることができ、平面反射体は回転装置を介してタワーと固定接続することができ、光スポットの反射位置を調整するために、回転装置を利用して平面反射体を回転させることができる。
【００３０】
他の態様では、処理済みガスは、第３のガス管を介して高い位置で排気されてもよい。
【００３１】
他の態様では、複数のヘリオスタット及び複数の平面反射体は、南北配置で配置されてもよい。ヘリオスタットは、タワーの北側に位置していてもよい。
【００３２】
本明細書は、集光した太陽光からの照射によって炭素繊維強化ポリマー材料を加熱して炭素繊維強化ポリマー材料からポリマーの第１の部分を除去すること、ポリマーの第１の部分が除去された炭素繊維強化ポリマー材料を微細処理炉に入れること、及び微細処理炉内で炭素繊維強化ポリマー材料を所定の温度で加熱して、炭素繊維強化ポリマー材料からポリマーの第２の部分を除去することを含む、太陽エネルギーを使用して炭素繊維強化ポリマー材料から炭素繊維を再生するための方法を提供する。
【００３３】
一態様では、炭素繊維強化ポリマー材料は、集光した太陽光からの照射によって３５０−６００℃の間で加熱される。
【００３４】
一態様では、繊維強化ポリマー材料は、集光した太陽光からの照射によって加熱されて、炭素繊維強化ポリマー材料から４０−８０％のポリマーを除去する。
【００３５】
一態様では、炭素繊維強化ポリマー材料は、微細処理炉内で加熱され、炭素繊維強化ポリマー材料から残留ポリマーを除去する。
【００３６】
一態様では、炭素繊維強化ポリマー材料は、炭素繊維を含有する熱硬化性樹脂マトリックス複合材料である。
【００３７】
他の態様では、炭素繊維強化ポリマー材料は、前述又は後述のように、サンプル台上に配置され得る。
【００３８】
他の態様では、炭素繊維強化ポリマー材料は、太陽光集光システムによって生成された光スポットによる直接照射によって加熱することができ、加熱温度は、炭素繊維強化ポリマー材料中の樹脂の４０−８０％を除去するために３５０−６００℃の間で制御することができる。
【００３９】
他の態様では、生成された塵及び有害ガスは、前述又は後述のように、廃ガス処理システムを通して処理されてもよい。
【００４０】
他の態様では、微細処理炉内に入れられた炭素繊維強化ポリマー材料を正確な温度制御で加熱して、炭素繊維複合材料中の残留樹脂を除去することができ、その結果高品質の炭素繊維がリサイクルされる。
【００４１】
本記載の詳細な実施形態は、図面と共に以下でさらに詳細に説明する。以下の実施形態は、本発明の範囲を限定するのではなく、本記載を例示するために用いられる。
【００４２】
図１は、太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための例示的システムの構造概略図である。
【００４３】
図２は、太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための例示的システムの例示的サンプル台の三次元概略図である。
【００４４】
図３は、太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための例示的システムの廃ガス処理システムの三次元概略図である。
【００４５】
図４は、太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための例示的システムの微細処理炉の三次元概略図である。
【００４６】
図１に示すとおり、該システムは、ヘリオスタット１、平面反射体２、タワー３、サンプル台４、加熱庫５、ヒートシンク６、溶融塩パイプ７、光スポット８、除塵装置９、第１のガス管１０、ガス吸収処理装置１１、第２のガス管１２、第３のガス管１３、及びガス吸収管１４を含む。ヘリオスタット１、平面反射体２及びタワー３は、全体として南北配置で配置され、ヘリオスタット１がタワー３の南側と北側の両方に配置されるか、又は各々がタワー３の一方の側、好ましくはタワー３の北側に配置される。
【００４７】
太陽光集光システムは、高い熱流束密度を有する光スポット８を生成する、太陽光の下向き集光を実現する。太陽光集光システムは、４−３０のヘリオスタット、４−３０の平面反射体２、及びタワー３を含む。
【００４８】
ヘリオスタット１は、２つの機能を有し、１つは太陽光の集光を実現することであり、もう１つは集光した太陽光を平面反射体２に反射することである。各ヘリオスタット１は、調整可能な又は一定のミラーラジアン、好ましくは調整可能なミラーラジアンを有する、８−１１０の凹面反射ミラーを含む。反射ミラーは、ホルダ上にタイル状に配置され、ホルダは地面に固定された支柱によって支持されている。各ヘリオスタット１は、独立した自動太陽追尾制御システムと、太陽軌道をリアルタイムで追尾し、集光した太陽光を平面反射体２に反射することができる回転装置とで構成される。ヘリオスタット１はタワー３の真南と真北に配置されており、太陽光の利用効率を高めるためには、ヘリオスタットはタワー３の真北に配置することが好ましい。
【００４９】
全ての平面反射体２は、タワー３の頂部に固定されており、平面反射体２の数はヘリオスタット１の数と一致し、４−３０である。各ヘリオスタット１は平面反射体２に対応し、平面反射体２は、ヘリオスタット１から投射された集光した太陽光をサンプル台４又はヒートシンク６に向けて反射する。平面反射体２は１０−５０メートルの高さを有するタワー３の頂部に揚げられ、各平面反射体２は回転装置を介してタワー３にしっかりと接続され、回転装置は平面反射体２の回転を実現するために利用され、これにより光スポット８の投射位置の調整が実現する。
【００５０】
タワー３は、鋼部材を含み、平面反射体２を支持するために用いられる。タワー３の高さは１０−５０メートルの間であり、これはヘリオスタット１の数及びシステムの全体的な設計要領に従って決定される。
【００５１】
図２に示すように、サンプル台４は、平面反射体２（図１）の直下に位置しており、前処理される炭素繊維材料の配置に使用される。    サンプル台４は、サーボモータ２０により駆動され、制御システムで前後左右に正確に動くことができ、したがって炭素繊維材料を移動させて光スポットの加熱位置に合わせることができる。
【００５２】
図３に示すように、廃ガス処理システムは、除塵装置３０及びガス吸収処理装置３１を含む。除塵装置３０は、ガス管３２でサンプル台４（図２）に固定されているガス吸収管２１と接続されており（図２に示す）、且つ、ガス管３３でガス吸収処理装置３１と接続されている。除塵装置３０はパルス濾過（パルス濾過）により塵を除去し、ガス吸収処理装置３１は吸収剤としてアルカリ溶液を使用する。除塵装置３０は、内部に大型の吸引送風機を備えており、炭素繊維を処理する過程で発生する廃ガスをガス吸収管２１に吸収させることができ、パルス濾過によって廃ガスから粉塵を除去することができる。除塵に供される廃ガスはガス管３３を通ってガス吸収処理装置３１に運ばれ、廃ガス中の有害な酸性物質はガス吸収処理装置３１内のアルカリ溶液に吸収され、廃ガスの除染処理が完了する。除染された廃ガスは、ガス管３４を通って高い所で排出される。
【００５３】
図４に示すように、微細処理炉を用いて前処理済み炭素繊維材料を処理し、正確な温度制御下で加熱することによって、炭素繊維材料中の残留樹脂をさらに除去する。微細処理炉は、加熱庫４０、ヒートシンク４１及び溶融塩パイプ４２を含む。加熱庫４０にはキャビネットライナー４３及びハウジング４４が含まれ、キャビネットライナー４３とハウジング４４の間の中間層４５は高温溶融塩で充填され、保温断熱装置はハウジングの外側に取り付けられ、加熱庫４０内に置かれた炭素繊維材料は、高温溶融塩を利用して微細処理に付される。ヒートシンク４１には、管状熱交換器４６及び漏斗形フォトマスク４７が含まれ、溶融塩は管状熱交換器４６内を流れ、漏斗形フォトマスク４７は平面反射体から管状熱交換器４６に投射された光スポットを集め、管状熱交換器４６内の溶融塩を加熱する。溶融塩パイプ４２は加熱庫４０の中間層４５の下端をヒートシンク４１の管状熱交換器４６の上部入口と連通し、溶融塩パイプ４２は加熱庫４０の中間層４５の上端をヒートシンク４１の管状熱交換器４６の下部出口と連通し、したがって加熱庫４０の中間層、溶融塩パイプ４２、及びヒートシンク４１の熱交換器４６は閉循環ループ（closed circulation loop）を形成する。システムが稼働しているとき、平面反射体は、光スポットをヒートシンク４１に投射して管状熱交換器４６内の溶融塩ｉを加熱し、管状熱交換器４６内の溶融塩は温度が上昇し密度が減少するが、その温度は加熱庫４０の中間層内の溶融塩のそれより高く、その密度は加熱庫４０の中間層４５内の溶融塩のそれよりも低く、２つの溶融塩間の密度差は、重力下で溶融塩の循環ループに自然対流流れを発生させる。加熱された高温溶融塩は、加熱庫４０の中間層４５に流れ、低温溶融塩は管状熱交換器４６に流れて溶融塩の循環流動を達成する。
【００５４】
図５に示すように、太陽エネルギーを使用して炭素繊維強化ポリマー材料から炭素繊維を再生するための方法は：（ブロック５０）集光した太陽光からの照射によって炭素繊維強化ポリマー材料を加熱して炭素繊維強化ポリマー材料からポリマーの第１の部分を除去すること；（ブロック５１）ポリマーの第１の部分が除去された炭素繊維強化ポリマー材料を微細処理炉に入れること；及び（ブロック５２）微細処理炉内で炭素繊維強化ポリマー材料を所定の温度で加熱して、炭素繊維強化ポリマー材料からポリマーの第２の部分を除去することを含む。
【００５５】
このシステムを利用する炭素繊維リサイクルの例示的方法は、２つの工程に分けられる。
【００５６】
第１の工程は前処理である。炭素繊維複合材料をサンプル台の上に置く。太陽光集光システムによって生成された光スポットによる直接照射によって炭素繊維複合材料を加熱し、加熱温度は４００−６００℃、処理時間は１０−６０分に制御して低温炭素繊維中の樹脂の５０−８０％を急速に溶融及び除去するようにし、発生した塵及び有害ガスは、上記のプロセス中に廃ガス処理システムによって処理する。
【００５７】
第２の工程は微細処理である。第１の工程での前処理済み炭素繊維材料を微細処理炉に入れ、材料を温度の正確な制御により加熱して、炭素繊維中の残留樹脂をさらに除去し、それにより高品質の再生炭素繊維を得る。
【００５８】
太陽光の二次反射を利用した廃棄複合炭素繊維プレートから炭素繊維をリサイクルするための、本明細書による方法の４つの詳細な実施形態を以下に提供する。
【００５９】
第１の実施形態
本明細書による二段階方法を使用する炭素繊維をリサイクルするための装置を利用して複合炭素繊維材料から炭素繊維をリサイクルするための方法は、以下の工程：
（Ａ）２００ｍｍ×２００ｍｍ×４．５ｍｍの寸法を有する廃棄複合炭素繊維の正方形片を使用する工程；
（Ｂ）工程（Ａ）のサンプルをサンプル台４に載せる工程；
（Ｃ）デジタル制御システムにより、サンプル台４の光スポットの温度を５００℃に安定的に保つ工程；
（Ｄ）工程（Ｂ）のサンプル台４をＸ軸及びＹ軸方向に移動させて、廃棄複合炭素繊維材料を均一に加熱し、その前面及び背面をそれぞれ１０分間、つまり合計２０分間照射する工程；
（Ｅ）工程（Ｄ）の照射サンプルを取り出し、微細処理炉５に入れる工程；
（Ｆ）デジタル制御システムにより、微細処理炉５内の温度を５５０℃で安定的に制御する工程；
（Ｇ）微細処理炉内で５分間処理する工程；
（Ｈ）表面の不純物を除去して、微細処理された炭素繊維を得る工程
を含む。
【００６０】
性能試験は、第１の実施形態でリサイクルされた炭素繊維について行われる。
（ｉ）第１の実施形態の炭素繊維の剥離及び損傷状態は、目視検査及びデジタル画像によって判定することができる。
（ｉｉ）電子顕微鏡の走査による観察により、第１の実施形態でリサイクルされた炭素繊維の表面は滑らかに処理され、処理工程中に炭素繊維は損傷されず、樹脂の除去率は最大１００％であり、各指標は望まれる条件を満たしている。
【００６１】
第２の実施形態
本明細書による二段階方法を使用する炭素繊維をリサイクルするための装置を利用して複合炭素繊維材料から炭素繊維をリサイクルするための方法は、以下の工程：
（Ａ）廃棄複合炭素繊維の細長片を使用する工程；
（Ｂ）第１の実施形態と同様の工程；
（Ｃ）光スポットの温度を４５０℃で安定的に保つ、第１の実施形態と同様の工程；
（Ｄ）（第１の実施形態と同様に）前面及び背面をそれぞれ１５分間、つまり合計３０分間照射する工程；
（Ｅ）（第１の実施形態と同様）；
（Ｆ）（第１の実施形態と同様）微細処理炉５内の温度を５００℃に制御する工程；
（Ｇ）微細処理炉内で１０分間処理する工程；
（Ｈ）（第１の実施形態と同様）リサイクルされた炭素繊維を得る工程
を含む。
【００６２】
第３の実施形態
本明細書による炭素繊維をリサイクルするためのソーラーシステム装置を利用する、複合炭素繊維から炭素繊維をリサイクルするための方法は、以下の工程：
（Ａ）廃棄炭素繊維プレートの正方形片を取る工程；
（Ｂ）（第１の実施形態と同様）；
（Ｃ）（第１の実施形態と同様）光スポットの温度を４３０℃で安定的に保つ工程；
（Ｄ）（第１の実施形態と同様に）前面及び背面をそれぞれ２０分間、つまり合計４０分間照射する工程；
（Ｅ）（第１の実施形態と同様）；
（Ｆ）（第１の実施形態と同様）微細処理炉５内の温度を４５０℃に制御する工程；
（Ｇ）微細処理炉内で２０分間処理する工程；
（Ｈ）（第１の実施形態と同様）リサイクルされた炭素繊維を得る工程
を含む。
【００６３】
第４の実施形態
本明細書による炭素繊維をリサイクルするためのソーラーシステム装置を利用する、複合炭素繊維から炭素繊維をリサイクルするための方法は、以下の工程：
（Ａ）廃棄炭素繊維プレートの正方形片を取る工程；
（Ｂ）（第１の実施形態と同様）；
（Ｃ）（第１の実施形態と同様）光スポットの温度を４００℃で安定的に保つ工程；
（Ｄ）（第１の実施形態と同様に）前面及び背面をそれぞれ３０分間、つまり合計６０分間照射する工程；
（Ｅ）（第１の実施形態と同様）；
（Ｆ）（第１の実施形態と同様）微細処理炉５内の温度を４５０℃に制御する工程；
（Ｇ）微細処理炉内で２５分間処理する工程；
（Ｈ）（第１の実施形態と同様）リサイクルされた炭素繊維を得る工程
を含む。
【００６４】
本明細書によって提供される太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するためのシステム及び方法は、正確な温度制御及び技術プロセスの革新により、炭素繊維材料からきれいで完全で長いが整った炭素繊維を得ることができ、これはリサイクル炭素繊維の再加工用途に有用である。本明細書による炭素繊維のリサイクルを通して、化学試薬も化石燃料も必要とされず、システム全体によって使用されるエネルギーの全てが太陽光集光システムによって収集される太陽エネルギーから得られ、さらに、発生する廃ガス及び塵ダストも非常にうまく処理することができる。本明細書は、高い処理効率、少ないエネルギー消費、及び環境汚染の削減という利点を有し、将来的に良好な応用が見込まれる。
【００６５】
本明細書の実施例は、図６に示す航空機の製造及び保守方法１００と、図７に示す航空機１０２に関連して説明され得る。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法１００は、航空機１０２の仕様及び設計１０４、並びに材料の調達１０６を含みうる。製造段階では、航空機１０２の構成要素／サブアセンブリの製造１０８及びシステムインテグレーション１１０が行われる。その後、航空機１０２は、認可及び納品１１２を経て運航１１４に供される。顧客により運航される期間に、航空機１０２には、改造、再構成、改修等も含み得る、定期整備及び保守１１６が予定される。
【００６６】
方法１００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実施又は実行され得る。本明細書の適用上、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造業者及び主要システムの下請業者を含むがこれらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者及び供給業者を含むがこれらに限定されず、且つ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関等であり得る。
【００６７】
太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための本開示のシステム及び方法は、航空機の製造及び保守方法１００の１つ以上の段階で、特に材料調達１０６、構成要素／サブアセンブリ製造１０８、システムインテグレーション１１０、並びに定期整備及び保守１１６の段階で用いることができる。
【００６８】
図７に示すように、例示的方法１００によって製造された航空機１０２は、複数のシステム１２０と内装１２２とを有する機体１１８を含み得る。複数のシステム１２０の例には、推進システム１２４、電気システム１２６、油圧システム１２８及び環境システム１３０のうちの１つ以上が含まれ得る。任意の数の他のシステムが含まれることもある。太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための本開示のシステム及び方法は、特に炭素繊維含有材料が使用されている任意のシステムを含む、航空機９０２の任意のシステムに用いることができる。さらに、太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための本開示のシステム及び方法は、航空機１０２の運航からの退役後に用いることができる。
【００６９】
太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための本開示のシステム及び方法は、航空機に関して説明されている。しかしながら、当業者は、太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための本開示のシステム及び方法が様々な車両及び非車両に利用され得ることを容易に理解するであろう。例えば、本書で説明されている実施形態の実装は、例えばヘリコプタ、旅客船及び自動車を含む任意の種類の輸送機関、又は例えばスポーツ用品、建設用品及び通信製品などの任意の種類の非輸送機関において実施することができる。
【００７０】
太陽エネルギーを使用して炭素繊維含有材料から炭素繊維を再生するための本開示のシステム及び方法の様々な実施形態を例示し説明してきたが、本明細書を読めば、当業者には変更が想起されるであろう。本出願はそのような変更を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【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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【国際調査報告】
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