リサイクル炭素繊維を使った樹脂複合材
エンジニアリングプラスチックを飛躍的にⓇ「ReMaxComposite」
高靱性化させる革新材料の工業化
川 村 早 紀＊漆原

はじめに

164,500

1961 年，大阪工業試験所の進藤博

144,000

士により PAN 系炭素繊維が発明され，ーツ製品や一部航空宇宙製品に徐々に実用化され，2006 年，ついに東レ社 /ボーイング社が，787 機体の大部分への炭素繊維強化樹脂（CFRP）の適用を実現させた．世界はこれを契機に，
当時 3 万 ton に満たなかった炭素繊維

3,00010市場規模（億円）うになって久しい．1980 年代にスポ生産量（万ton）

1970 年代に化学品メーカーが炭素繊維（CF）製品を世の中に提供するよ

3,500

122,500
8

2,000
6

1,500

4

1,0002500

世界需要が年率 15％を超える成長率1）．炭素繊く超えると目論んだ（図 1）

維で先行していた日本は，技術先進立国の復権をかけた成長戦略の柱の一つに炭素繊維関連技術開発とその実用化を位置付けた 2）．

0（用途）
航空宇宙
スポーツ・レジャー
その他産業
用途
圧力容器
土木建築
風力発電
自動車
市場規模0（年）200620072008200
92010201
120122013201
4201
5201
6201
7201
8201
9202
0に よ っ て 2020 年 に は 14 万 ton を 大 き勝＊＊

資料：「高機能繊維と応用製品市場の現状と将来展望」（富士経済）及び企業推定情報から経済産業省作成

図１ 炭素繊維の需要及び市場規模予測1）

しかし，様々な市場拡大障壁が重なった結果として，世界市場の販売量は維という素材に逆風をもたらしているの市場拡大と同義となり，この CFRP

2018 年時点で 8 万 ton 程度にとどまり，ことを無視できない．サステナブルな市場拡大のカギは，コストが高いとい思うように伸びていないのが実態であ開発／製造／供給といった課題を乗りう経済性の障壁の払拭と，上記サステる ．この伸び悩みの背景には，世界越えなければ，この炭素繊維という優ナビリティとの協調にあると考える．

経済の成長鈍化・複雑化やコロナ危機れた素材の市場のボリュームゾーンでなどによる炭素繊維関連産業の足踏みの活躍は実現しないだろう．

3）

事実，CFRP の開発現場では，優れた特性・物性・機能の訴求だけでは市と合わせて，地球環境問題の深刻化と炭素繊維の主たる用途は，高圧タン場実装は進まず，低コスト化できて初

経済・産業社会のサステナビリティ重クのように繊維単体で使用されるものめて実用化の土俵に乗る資格を獲得で視への方向転換があり，後者が炭素繊と，CFRP のように樹脂との複合化にきるという事実を直視するようになっよるものがあるが，将来適用を待たれてきたし，地球環境面でのマイナスイている潜在市場の規模は，後者が圧倒メージを払拭しない限り，市場拡大は的である（高機能エンプラ市場全体を許されないことに気づき始めている．

CFRP への置換対象とみなした場合）．

CFRP は， 高度で独創的な材料・加従って，炭素繊維市場の拡大は CFRP工開発や特性の差別化の追求＊ Saki Kawamura＊＊ Masaru Urushihara
佐久間特殊鋼㈱ 技術サービスグループ
Tel. 052-623-5553
Fax. 052-623-5558

Nov. 2022から，57

コストと資源循環／サステナビリテ

よりも高値となりがちでリサイクルは作り手側の持つ従来型の価値観にも問ィの装備による使いやすさの開発へ低コスト化の解とならないことが多題があると考える．これまでは，素材と，市場拡大における焦点がシフトしい．一方，炭素繊維の場合は，価格をが製品の特性を決定するような場面がていると認識している．

抑えたリサイクルが可能であり ，当多く，これが製品の特殊性，差別性，社はこの点に着目し，リサイクルした競争力を生み，オンリーワンであれば炭素繊維（以下，リサイクル CF）をあるほど，優位性が高く，先行者利益原料として採用することにした．

も大きくなると信じられてきた．しか1．CFRP 市場拡大における課
題と当社の材料開発着眼点

4）

一般に市場で注目されている連続繊し，ハードからソフトへ市場のニーズ

維 CFRP においては，リサイクルによの焦点が移るにつれ，様々な製品／サって炭素繊維の繊維長や繊維径，表面ービスの開発サイクルの短期化や製品性状などが変化し，主目的である繊維の短寿命化と相まって，オンリーワン

当社では，先述した CFRP 市場拡大

強度や，ベースポリマーとの界面密着素材開発によるうれしさの提供は期待における二大課題①低コスト化と②サ性が低下してしまうことが分かってい効果が小さくなってきており，独占的ステナビリティとの協調に注目し，リる．そのため，リサイクル品は低性能，利益を生む確率も低くなっている．高サイクル炭素繊維強化樹脂ペレット

低品質度で独創的な

1.1

リサイクル炭素繊維強化樹脂ペレット「ReMaxⓇComposite 」とみなされることが一般的で変わった材料やオンⓇ「ReMax Composite 」（以下Ⓡを省略）ある．一方，当社が扱う短繊維 CFRPリーワンからしか入手できないを開発した．「ReMax Composite」はベ

では，そもそも初めから繊維長が短くしにくい材料

ースレジン内に短繊維 CF が均一分散

金属並以上の強度の発現を主目的性を持っていたとしてもその優位性がした射出成形用の炭素繊維強化樹脂ペとしていないため，リサイクルによる利益につながるのは一瞬に過ぎないこ

レットで，原料にリサイクルした炭素

繊維長の短化は性能上の問題とならなとを，製品市場は冷静に見極めている．

繊維を使用している点が最大の特徴でい．また，仮に強度に着目したとしてユーザー側の姿勢はむしろ，これら特ある．

も， 短 繊 維 CFRP で は バ ー ジ ン CF を

殊材料は以降，「ReMax Composite」開発にあ使用した場合とリサイクル CF を使用敬遠し始めているのである．そこで当たっての着眼点と考え方を紹介する．

した場合において成形品の強度差はほ社では，材料を特殊化するのではなく，1.2

CFRP 市場拡大における課題；①低コスト化へのア
プローチ

CFRP 市場拡大における一つ目の課
題 低コスト化 を検討するにあたり，材料の性能を下げることなくコストを調達

では，いくら優れた特扱いにくく，避けたいととんどない（図 2）．よって，リサイ扱いやすさ

クル CF を射出成形用短繊維 CFRP にえた実用的コストにより適用することにより，低コストでありの部品に仕上げるサービスやその部品ながら十分な高付加価値を発現する材の流通サービスにより付加価値を提供料に仕上げることが可能になる．

しようと考えた．作り手の思い込みか更に，素材単独で高度で独創的であることを追求してきた我々素材のを重視し，特殊性を抑良品廉価ら顧客の現実的ニーズに視線を移したのである．

下げる方法について考えた．低品質で安価な炭素繊維は，オフグレードとしてすでに市場に出回っているが，市場300のニーズは低品質を相変わらず許していない．CFRP を使う理由は高機能・ベースレジン：PPS
フィラー充填率：30%

る．結局，高機能・高性能を維持しながらコストを下げたい，ということになるが，市場拡大していない素材の単価を下げることには市場原理的に無理引張強度（MPa）高性能にあることは変わらないのであ200100がある．素材単価を抑えたい場合，リサイクル・リユースすれば原料コストが下げられるとイメージされること0がよくあるが，化学系素材は一般的にリサイクルコストが大きく，バージン

58

図２

非強化

ガラス繊維 リサイクル
強化
CF強化

バージン
CF強化

充填材による射出成形品の引張強度

プラスチックスエージ

例えば，素材単位では高価で使えな

これまで，廃材となった CFRP はプかった炭素繊維であっても，部品化にラスチック材料に準じた処理が適用さ

CFRP の使用用途を分類すると大きよってコストパフォーマンスを引き上れてきているが，実際は一般のプラスく二つに分けることができる．一つはげるサービスが可能となる．しかし，チックのように焼却処理し熱エネルギ①金属部材からの置換，もう一つは②る．

実際に CFRP を部品化するにあたってーとして回収することが難しく，埋めプラスチック部材からの代替であるは，混練，成形，切断，切削などいず立て廃棄せざるを得ないのが現状であ（図 3）．

れも専門的な技術を必要としており，る．この埋め立てについても世界的に①金属部材からの置換を直球で狙う容易に実用化できる状態ではないのが法規制される方向であり，このままで場合，金属をしのぐ機械的強度発現を現状である．更に，そのニーズは広くは炭素繊維及び CFRP は資源循環どこ目標とした 連続炭素繊維複合樹脂（連顕在化していないため， 部品化はろか廃棄すら許されない素材， 地球

続繊維 CFRP） がその領域に当てはユーザー個別でなんとかしているのがを汚すから世の中に出してはならない

まる．連続繊維 CFRP は鉄やアルミな実態で，まとまった形で量産レベルで素材とみなされてしまい，世界にとどの金属よりも比弾性率が優れておの部品化トータルサービスを提供してっても日本にとってもその活躍の大きり，強度に着目した金属代替に有効ないる例はまだ少ない．従来のエンプラな機会損失となりかねない．

材料である．一方で，コストが高く，における大量少品種生産型の射出成形

当社では，このような炭素繊維の市成形方法においても汎用性，生産性にサービスと比べると，CFRP と相性の場拡大のボトルネックである資源循環課題が残り，開発は大手材料メーカー

良い少量多品種生産の部品化スキーム性に着目し，なりゆきでは廃棄するこを中心に進んでいるものの，市場の拡は，プロトタイプ／試作専用サービスとすらままならない炭素繊維を，市場大が難しい領域となっている．にとどまっているのが現状である．こユーザーとしてリサイクル・リユース

一方，②のプラスチック市場を眺めうしたともいすることによりこのボトルネックを解れば，射出成形に代表される大量生産える部品化サービスの市場拡大のスピ消させ，これによって炭素繊維の潜在のボリュームゾーンが現存し，この市ードは遅く，開発プレーヤーも限定的価値を最大限に発揮させる市場の創出

場はユーザー側の使いこなし技術などである．当社はこれら要素技術の折りを考えた．の基礎的な脇固めは十分である．この使いこなし技術市場込みや連携をコーディネートすることにより， 高付加価値／カスタム製品
多品種少量生産製品に対応する射

1.4

領域に当てはまるのは射出成形で使用ボリュームゾーンへの適用する短繊維 CFRP である．射出成形用の材料として不連続な CF を使用する

出成形 CFRP の市場創出，拡大に貢献

ここまで，CFRP 市場拡大におけるため，強度や弾性率については連続繊しようと考えている．つまり，材料単二大課題に対する当社のアプローチを

維 CFRP と比べて一桁程度低い値であ体の単価にこだわるのではなく，材料紹介したが，課題①②どちらにおいてるが，価格・成形両面において扱いやが提供する付加価値をもっと広い視野も市場への影響の大きさを考えると，すい領域であり，何より代替時のボリで考え，コストパフォーマンスの良いターゲットとして市場のボリュームゾュームが期待できる．

部品化サービスを提供することによーンを狙っていくことが効果的であ

そこで当社は，特性面で尖った①のり，大きな潜在ニーズを引き出すことができると考える．

1.3

CFRP 市場拡大における課題；②サステナビリティとの協調へのアプローチ

ステナビリティとの協調サについて考

強度二つ目の課題である炭素繊維の良金属部材からの置換
連続繊維
CFRP

え て み る． 近 年 CFRP 業 界 で は，イクルなど資源循環の難しさといった時のエネルギー消費／ CO2 排出の課題が顕在化してきた．

Nov. 2022

ボリュームゾーン②
プラスチック部材からの代替
射出成形用
短繊維CFRP

CFRP の廃棄／エネルギー回収／リサ
市場での取り扱い上の課題や CF 製造①

良劣
コスト・汎用性・量産性

図３

CFRPの適用対象領域

59

市場を狙った連続炭素繊維強化材では

ントは rCFRP が摺動摩耗した際に発せた樹脂プレートと金属リングそれぞなく，強度発現効果が限定的で科学技生する摩耗粉で，このリサイクル CFれについて，摩耗重量を測定した．今術的な先進性こそ控えめではあるものを含む摩耗粉が界面のすべりを改善回評価した rCFRP のグレードは PPS にの，②の市場への実装が身近に実現でし，界面の摩耗を抑制していると考えリサイクル CF を 40wt％添加した材料きる

射出成形用短繊維 CFRPを扱ている．そもそも CF 自体は硬度が高であり，比較材には市場で構造用途のく，相手を傷つけやすいといわれてい部品に多く使われている短繊維ガラス

まとめると，市場開発が遅れているる．しかし，CF 表面及び CFRP をリサ繊維（GF）強化樹脂の射出成形品を射出成形用短繊維 CFRP にリサイクルイクルした際に発生する樹脂由来の炭選択した．滑り摩耗試験での評価結果

炭素繊維を適用することによって，炭素成分（炭素残渣）には固体潤滑性のを 図 5 に 示 す．rCFRP は 短 繊 維 GF 強素繊維資源循環による市場拡大ボトル

グラファイト構造が存在し，これが摩化樹脂に比べ，自身（樹脂プレート）ネックの解消と， 射出成形品とい耗により剥離し界面に残存しながら摺で 45％，相手材（金属リング）で 40

う樹脂ボリュームゾーンへの CFRP 適動することで，むしろ潤滑層の働きを％程度摩耗量を抑えることができると用すると考えている．

い う 結 果 が 得 ら れ た． こ れ に よ り，うこととした．の相乗効果を狙い，ここに材料の差別化にこだわることなく部品化・rCFRP の耐摩耗性調査として， 滑

rCFRP は一般的な短繊維 GF 強化樹脂

実用化サービスを通した付加価値の提り摩耗試験を実施した．今回採用しに比べ，摺動時の自身の摩耗及び相手供を上乗せすることにより，CFRPた鈴木式の滑り摩耗試験（図 4）では，材への摩耗攻撃性，どちらも大きく抑市場創出が可能となると考えている．

評価したい樹脂プレートの上に金属リ制できることが確認できた．

2. リサイクル CF を使用した短繊維強化樹脂複合材料の特徴
2.1ングをセットし，荷重をかけながらプ

この摩耗の大きな改善が生じた要因

レートを回転させる．一定時間摺動さを，摺動時の動摩擦係数の挙動と試験

rCFRP の付加価値発現領域

試験荷重

金属リング（固定）

改めて，当社が開発した短繊維強化すべり面樹脂複合材料（以下，rCFRP）「ReMaxComposite」について紹介する．繰り返しになるが，「ReMax Composite」はベースレジン内に短繊維のリサイクルCF が均一分散した射出成形用の CFRP
ペ レ ッ ト で あ る． 当 社 で は， こ の滑り摩耗試験
JIS K 7218 A法

rCFRP の真の付加価値発現領域は機械

図４

樹脂プレート（回転）鈴木式滑り摩耗試験的強度よりむしろ，機能上の特徴を最大限活かした領域であると考えていして，①耐摩耗特性②寸法精度導電性が挙げられる．

④耐腐食性

③

以降，①〜④それぞれについて，機能発現のメカニズムや期待できる活用事例などを紹介する．

2.2

耐摩耗特性

20
樹脂プレート摩耗量（mg）

そのなかでも特に重要な機能特性と15rCFRP はベースレジン内に固体潤滑効果のあるリサイクル CF が分散した耐摩耗特性に優れた材料である．ポイ

60

▲45%

10503ベースレジン：PPS
フィラー充填率：40%
金属リング摩耗量（mg）

る．

バージン
CF強化リサイクル
CF強化ガラス
繊維強化自身（樹脂プレート）摩耗量

図５ベースレジン：PPS
フィラー充填率：40%

2▲40%

10

バージン
CF強化リサイクル
CF強化

ガラス
繊維強化

相手材（金属リング）摩耗量

滑り摩耗試験 耐摩耗特性

プラスチックスエージ

後の摺動面を走査型電子顕微鏡

し て， 以 下 の 仮 説 を 立 て た（ 図 8）．

定な摺動状態が継続したと推測す（SEM）で観察した結果から考察した．

rCFRP では試験開始直後に動摩擦係数

る 5）．

図 6 に rCFRP と 短 繊 維 GF 強 化 樹 脂が上昇した後，一定期間で挙動が安定

また，図 5 に示した通り，耐摩耗特の摺動挙動の比較を示す．動摩擦係数

することから，摺動初期に発生した摩性についてはリサイクル CF とバージに注目すると，rCFRP では安定した摺耗粉が引き延ばされ，すべり性が良好

ン CF の間に有意差は認められていな動挙動を示している一方で，短繊維なフィルム（潤滑層）を形成している

い．更にリサイクル CF ではその表面GF 強化樹脂では，終始不安定な摺動と考えられる．そのフィルムを含む滑状態及び炭素残渣の存在が摺動特性に状態が継続している．

らかな表面形成が早期に完了し，更に良い影響を与える可能性もあると考えまた，図 7 に滑り摩耗試験後の摩耗は摩耗粉の固体潤滑効果によって，定ており，この点についても検証を進め摺動面の SEM 画像を示す．実際に摺常的に滑らかな摺動が継続しているとている．

動試験後の摺動面を SEM で観察する考えた．

このように rCFRP は優れた耐摩耗と，rCFRP では滑らかな摺動面が確認

短繊維 GF 強化樹脂も同様に，金属特性を活かした活用方法に期待ができできる一方で，短繊維 GF 強化樹脂のリングと樹脂プレートの間に摩耗粉をる材料であり，現在この特徴を活かし摺動面には大きな凹凸が目立ち，摺動生じながら摺動するが，ガラス繊維のてすべりねじ樹脂ナットなどの摺動部面が著しく摩耗している様子が見られ場合は摩耗粉の攻撃性が非常に高いた品で採用いただいている．すべりねじる．

め，金属リングと樹脂プレートを両方はモータなどの回転運動を直動運動に

以 上 の 結 果 か ら，rCFRP と 短 繊 維攻撃しながら摺動する．ゆえに滑らか変換する機械要素部品であり，様々なGF 強化樹脂の摺動摩耗メカニズムとな摺動面が形成されることなく，不安産業機器の位置決めなどに使用されて0.6250200

滑らかな摺動

0.4

150
100

0.20.050

表面形成
0500

1,000

1,500

2,00002,500

摩擦係数350300

短繊維GF強化樹脂

450400350

滑らかな摺動面が形成されない0.8

3000.6250
2000.4150
1000.20.05005001,000

経過時間（s）

1,500

2,000

02,500

経過時間（s）

図６

滑り摩耗試験

摩擦係数の経過時間依存性

短繊維GF強化樹脂（PPS-GF）

rCFRP（PPS-rCF）

摩耗粉

摩耗粉
500μm

図７

Nov. 2022

500

1.0400摩擦係数

0.81.2450

加圧力

1.0
摩擦係数

500

加圧力（N）rCFRP

加圧力（N）

1.2500μm

滑り摩耗試験後の摩耗摺動面 SEM画像61

生する．また，どのような材料であっ＜rCFRP＞
摺動面

金属リングても使用環境の温度変化により材料の膨張・収縮が生じる．高い寸法精度が成形品

リサイクルCF求められる部品においては，これらのリサイクルCF
摩耗粉

寸法変化が重要視され，材料選定にお樹脂摩耗粉が引き延ばされ滑らかな表面形成が早期に完了

炭素繊維の固体潤滑効果により定常的に安定した摺動が継続＜短繊維GF強化樹脂＞

rCFRP，短繊維 GF 強化樹脂，非強化樹脂の成形収縮率の比較を図 10 に示す．

摺動面

rCFRP では，樹脂内に細かく均一分散した炭素繊維が樹脂の膨張・収縮をガラス繊維拘束し，成形収縮率及び線膨張係数のガラス繊維摩耗粉値を抑えていると考えられる．最も拘束 力 が 高 い 流 動 方 向 に お い て は，ガラス繊維摩耗粉による攻撃が継続し滑らかな摺動面が形成されない

図８

け る 重 要 な 判 断 材 料 と な っ て い る．

rCFRP，短繊維GF強化樹脂の摺動摩耗メカニズム（仮説）rCFRP の成形収縮率は短繊維 GF 強化樹脂の半分〜 1/3，非強化樹脂の 1/10程度である．リサイクル CF の繊維径はおよそ 5 〜 8μm，ガラス繊維の繊維径は 13μm 程度であり，リサイクル
CF はガラス繊維よりも単位重量当たりの本数が多いことに加え，ベースレジンとの密着界面の面積が非常に大きいため，レジンの膨張・収縮に対する拘束効果が大きい．ゆえに rCFRP は短繊維 GF 強化樹脂に比べ成形収縮率が小さいと考えられる．また，フィラー強化材料全般に該当する話であるが，図９

フィラーの配向により複合材料全体のすべりねじ寸法変化に異方性が生じる点に注意が必要となる．
逆にこの異方性をうまく活かすこといる．ねじを切ったシャフトとナットマート化により，従来は人が行っていで，rCFRP 活用の可能性を広げることがセットとなっており，シャフトの回た水門の開閉作業を電動で遠隔操作すができる場合もある．一般的に樹脂製転によりねじ溝に沿ってナットが直動るなど，電動化・スマート化するから品の寸法精度は金属に比べて劣り，そする．この際に重要となるのがナットこそ部品寿命を延ばし，人による部品れが金属から樹脂への代替において障の耐摩耗性である．実際にすべりねじ交換回数を減らしたいというようなニ壁となるケースが多い．一方，rCFRP製 品 で 摺 動 耐 久 試 験 を 実 施 す る と，ーズが今後増加すると予想される．この場合，フィラーの長手方向（流動方

rCFRP を使用したナットは短繊維 GFのような領域に対しても機能・コスト・向）においては充填率と配向制御次第

強化樹脂を使用したナットに比べ，N汎用性の面で使いやすい rCFRP の特で金属又はそれ以上の寸法精度のポテ倍の耐久性（ナット走行距離）向上が徴が活きていくと考えている．

ンシャルを持っている（表 1）．その確認された（図 9，協力：株式会社八幡ねじ）．

2.3

高寸法精度ポテンシャルを発揮するためには，設計・成形・材料における連携した開発

このような機械要素部品の耐久性向「ReMax Composite」のベースレジンが必須であり，これも rCFRP の活用し上・長寿命化が昨今の様々な産業分野に使用している PPS や PEEK などの結た部品開発における重要なポイントでにおける電動化・スマート化に貢献す

晶性熱可塑性樹脂では，樹脂の冷却固あると考えている．

ると考えられる．例えば農業分野のス化に伴う結晶化により，成形収縮が発62

活用事例としては，強度とともに高プラスチックスエージ

1.5ベースレジン：PPS

ベースレジン：PPS

フィラー充填率：30%

フィラー充填率：30%
成形収縮率（%）

成形収縮率（%）

1.5

10.50

非強化樹脂

短繊維GF
強化樹脂

10.50

rCFRP

非強化樹脂

成形収縮率流動方向（%）

図10

短繊維GF
強化樹脂

rCFRP

成形収縮率直角方向（%）

充填材による成形収縮率

表１

寸法精度が求められるギア製品やボルト（図 11，協力：有限会社古田化成），

線膨張係数
線膨張係数 ppm/K

あるいは使用時の温度変化による寸法項

目変化を抑制したい製品，例えば耐摩耗

rCFRP
短繊維 GF 強化樹脂
（PPS-rCF40wt%） （PPS-GF40wt%）

特性の項目で紹介したすべりねじなど

流動方向

1〜510 〜 30の摺動部品を想定している．この寸法

直角方向30 〜 5030 〜 50

アルミ
23

精度が部品精度及び耐久性に大きく影響するため，摺動部品にとっても寸法精度が重要な特性となる．

2.4

導電性

rCFRP は若干の導電性を有する．一
般に樹脂材料は絶縁体であるが，炭素繊維自体が導電性を示す材料であるため，その効果によりコンパウンド後の材料であっても若干の電流が流れる．
各種材料の導電性を図 12 に示す．位

図11

置づけとしては，静電気防止レベルの導電性であり，帯電を避けたいフィル
ターやカバーなどへの活用に期待がで

PPS-rCF30%＜体積低抗率＞※JIS K7194 準拠（4探針法）

rCFRP

きる．

2.5

rCFRPボルト

耐腐食性

rCFRP は樹脂材料であるため，当然それ自身が錆びることはない．一方，
CFRP における腐食として懸念されているのはガルバニック腐食による接触（Ω・cm）★
10-610-4

鉄

炭素繊維
導体

10-2100102104

1061081010

1012

10141016

プラスチック
半導体

図12絶縁体

体積抵抗率

相手金属の腐食であるが，当社材料の処方においては常温常圧通常湿度の環境下で相手金属の腐食は認められていない．
当社材「ReMax Composite」についNov. 2022て，実使用環境での使用を想定した腐接触させた状態で 11 カ月放置したと食試験を実施した．アルミ板と rCFRP

こ ろ， 実 使 用 環 境 ／ 時 間 に お い て（PPS-rCF） に NaCl 水 溶 液 を 塗 布 し，rCFRP- 金属間でのガルバニック腐食

63

は確認されなかった．

る．試験的にアルミ製の HDD ケース製品としての寿命を終えた CFRP の廃この結果から，例えば，航空機のよを rCFRP で代替したところ，ケースの棄量が増加していくと推測される．

うにゼロ腐食・完全絶縁などの高信頼みで 6 割の軽量化が確認できており，ここまでに述べたリサイクル CF に性が必要とされる部品には適さない

このようにすでに軽量化が進んでいる関する取組みは，リサイクルされたが，一般的な実使用環境で使用される製品の筐体だけでなく，その中身の部

CF をリユース的に活用・出口開拓す汎用製品や交換前提の締結部品などで分についてもまだまだ軽量化のポテンることで，CF の市場拡大が思うようあれば，金属と組合せても数年単位のシャルは残されていると考える．に進まないボトルネックを解消すると腐食耐久性が期待できると考えてい今後，CASE（Connected，いう考えに基づいている．しかし，こる．

Autonomous/Automated，Shared，の2.6

金属代替としての活用

Electric）が当たり前となる時代におの資源循環全体から見ればほんの一部いて，電動化・自動化が加速するモビ分であり，更なるボトルネック解消の図 13 に rCFRP（PPS グレード）と他

リティ社会に実装される製品においてためには，CF 資源循環そのもののイ構造材料の弾性率・比弾性率比較を示も，今一度，もう一段の軽量化開発がンフラ構築が必要不可欠である．実際，

す．rCFRP（PPS-rCF） の 弾 性 率 は ア再興すると考える．更に，そこでは last

まだまだ市場には CF のリサイクルがルミの 4 割程度，鉄の 1 〜 2 割程度でone mileに代表される個人ユースモ検討されていない製品群が多く存在しある．一見，金属代替としては歯が立ビリティが重視されるようになり，各ており，完全な CF 資源循環インフラたないような弾性率に思えるが，これ人に合わせた製品が軽量部材で提供さの構築のためには，そのような市場とを比弾性率で計算すると，アルミ・鉄れることになる．今後は，多品種少量・リサイクル CF 市場を結ぶ役割が求めとほぼ同等レベルとなる．製品を支え高付加価値でありながら，生産性の良られている．実際，航空機の端材などるシャフトなどの強度が最重要視されい，扱いやすい材料が求められるようCFRP ボリュームゾーンについては資る部品に対してはさすがに代替が難しになると推測しており，このような製源回収・リサイクルが進められつつあい．しかし，例えば現在アルミを使用品に rCFRP を適用し，軽量化検討と機るが，中小企業を中心とした少量・多しているが実際はそこまでの強度を必能面の特徴を組合せて活用すること

品種ゾーンでは，CF リサイクルのス要としていない部品などの領域においで，より高い付加価値の発現が期待でキームがほとんど確立できていない状ては，設計の工夫次第で十分金属代替きると考えている．

況であると認識している．理由としてによる軽量化が期待できる 6）．

リサイクル CF の出口開拓

は CF

は，CFRP ユーザーから見て，CF リサ

3．炭素繊維の資源循環

特に軽量化が求められるドローンやイクルの現状・具体的出口・サプライ

電動車いすなどのパーソナルモビリテチェーンが未だ不明瞭であること，ま徐々に成長してきた CF 全体の市場た，リサイクルにはある程度のまとまの rCFRP を活用することにより，もう規模は 2018 年で 8 万 ton/ 年程度でありった量の廃材が必要であり各社の廃棄一段の軽量化が実現する可能性があ3），今後も製造時の端材に加え部品・量とボリューム感が合わないことが考

弾性率（GPa）

ィ分野，モバイル製品においては，こ鋼（S45C）

汎用樹脂材料（7.8, 205）rCFRP
（PPS-rCF40%）

100
アルミアルミ合金
鋼（S45C）

50
rCFRP PPS-rCF40%

連続繊維
CFRP（一方向材）

汎用樹脂材料
024

比重

弾性率／比重の関係

051015 比弾性率（106m）

比弾性率
一部数字は「三角潤，東レ株式会社，“軽くて強い炭素繊維―地球環境に貢献する先端材料―”，化学と教育，66（9），449（2018）」から引用

図1364

構造材料の弾性率・比弾性率

プラスチックスエージ

凡例：

従来の資源の流れ

組立
コンポーネント製造

バージン素材

ディストリ
ビューションCEでの資源の流れ

再製造 2.0
製品設計

別ループ

再販売/再利用/
リファービッシュ メンテナンス

素材加工

利用

リサイクル材，副産物 循環資源 クローズドループ・サプライヤー リサイクル

マテリアルリサイクル＆サーマルリサイクル

新たな目的
での再利用

廃棄物

図14経済産業省 循環経済ビジョン7）

ーマンスの向上と資源循環の確立が必ては，小回りの利くとりまとめ役が必要不可欠である．
リサイクル炭素繊維を使用した樹脂たり構築してきた CF リサイクル〜出

複合材料「ReMax Composite」は，優口のサプライチェーンと長年の流通商れた機能特性を最大限活用したリサイ社としてのノウハウを活かして，このクル CF の市場開拓により，その実用課題に取組んでいきたいと考えている

化と CF の資源循環を促進する．炭素（図 14） ．

繊維及びリサイクル炭素繊維の市場が7）相乗効果的に拡大し，今後のものづくおわりにりのなかで自由に有効活用されていくことを期待する．

炭素繊維は日本が技術先行する極めて優れた特性を持つ材料であり，今後の産業界における活躍が期待されているが，この炭素繊維を長期的な目線で活用していくためには，コストパフォ

Nov. 2022

別ループ

収集

えられる．この少量規模の領域におい要であり，当社では，rCFRP 開発にあシェア/PaaS（モノのサービス化）

参考文献
１）経済産業省 , ものづくり白書 （2014）．
２）経済産業省製造産業局繊維課 , 炭素
繊維・複合材料関連施策の現状と今後の方針 （2015）．
３）国立研究開発法人産業技術総合研究所， リサイクル CFRP に対する低環境負荷技術としてのマイクロ波の利用，
NCC 次世代複合材研究会実施報告書[2021 年度 ]（2022）．
４）板津秀人，神吉肇，守富寛， 省エネ型熱分解法による長繊維リサイクル炭素繊維回収技術， 廃棄物資源循環学
会誌，24（5），371-378（2013）．
５）川 村 早 紀， 佐 久 間 特 殊 鋼 株 式 会 社，NCC 次世代複合材研究会プレゼン会
報告資料 （2021）．
６）三角潤，東レ㈱， 軽くて強い炭素繊
維 ―地球環境に貢献する先端材料―， 化学と教育，66（9），449（2018）．
７）経済産業省 , 循環経済ビジョン 2020（概要）（2020）．

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