平成２９年度実施課題

炭素繊維強化プラスチックのリサイクルに関する研究
東広商事株式会社
ツネイシカムテックス株式会社
広島県立総合技術研究所西部工業技術センター
広島大学大学院工学研究院

粟屋正和（研究代表者）・高橋俊宏
水上正善
下原伊智朗・田平公孝・武田正良
中井智司

１．研究の背景炭素繊維は、軽くて腐食しない21世紀型の先端機能材料と言われており、優れた機械的性質と炭素質から来る特性を併せ持つため色々な用途（航空機、自動車部品、土木建築部材、印刷機等）に幅広く使われている。世界需要も2015年で6万トンが、2020年には14万トンの需要が見込まれている。
今後、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の不良品、製造残渣、廃棄される使用製品等が多量に排出されるてくることが予測されるが、こうした廃棄物のリサイクル技術、リサイクル体制については開発途上にある。

２．研究目的近年、航空機や自動車の素材として注目を集めている、鉄よりも軽量かつ強度の複合材料「炭素繊維強化プラスチック」について、今後、製造残渣や廃棄される使用製品等が多量に廃棄されることが予想されるため、その現状とリサイクル技術の動向を調査し、処理業者等が担うことができる役割、体制について検討を行うとともに、広島県内におけるリサイクルシステムの検討を行う。

３．研究の成果
主要なマテリアルリサイクル業者等から13業者を選定し、調査協力を依頼したが、結果としてマテリアルサイクル事業者3社、ケミカルリサイクル事業者1社、中間処理施設事業者1社から調査協力を得た。
調査件数は少ないが、事業の内容及びこれに基づく課題・展望は次の表のとおりである。
1．ヒアリング調査の結果（主にリサイクルシステム検討に関わる事項）
Ａ社

Ｂ社

Ｃ社

CFリサイクルへの関わり ・2018年2月開始

・事業実施中・2018年度本格開始

・ケミカルリサイクル技術の概要

・過熱水蒸気を利用した1段階熱分解・過熱水蒸気を利用した2段階熱分解・電気炉での燃焼処理

・2段階熱分解

・自動車用廃材は、将来、九 州北 部地 域で・CFリサイクルではCFの元の素性が重要3,600t/年に達すると想定

CFリサイクル関連情報

項目

安全性

・工程廃材は、自動車関係への用途を見込む
・退役廃材のリサイクルは厳しい・CF廃材の単一性の確保（構造が複雑なCFRPは、リサイクル用途が限定的）・低グレードCF工程廃材のリサイクル用途の確立

・名古屋が多く、北陸、広島からも受け入れ

・廃熱回収技術の向上による溶解炉のエネルギー効率向上

・現状は、自動車メーカー、航空機メーカー、CF
・ほぼ全てのCFRPが処理可能
メーカー等

CFRP廃材の受け入れ量

・リサイクル製品の顧客や用途の安定的かつ継続的な確保
事業性・・競合する既存製品に対する競争力の確保
設備面・リサイクル技術の展開（先行企業の特許によるリサイクル技術の囲い込み）

・2,000t/年（処理能力として）・最大3トン/月を受け入れ

・処理量は、2016年度約600t、2017年度約800t（処理量）

・現状40～50t/月（樹脂含む）
・有価で購入・リサイクル過程での熱分解によるCF強度の低下
技術面

・0.何円/kg～数十円/kgなど

CFRP廃材の購入価格

・マテリアルとしてのリサイクル回数の向上（リサイクルの過程で繊維長が短くなり、用途が限定的となる）

・有償で処理・輸送費は自己負担

・輸送費は自己負担

・輸送費は自己負担

・樹脂コンパウンド（ペレット）を想定

・ミルドファイバー（長さ60μ m）のみ

・主に繊維として出荷

・リサイクルCFの繊維の方向性や繊維長分布の均一化技術の確立
項目

・電気炉で焼却処理

・製品は樹脂コンパウンド（ペレット）で、射出成
・樹脂コンパウンド（ペレット）は外注
型パーツ等へ用途展開

リサイクルCF製品の概要 ・自動車用パーツ用途を想定

・将来的には、還元材としての効果を期待
安全性

・加熱処理は自社・2018年2月より、パイロット工場を稼働

・500～1,000t/年を想定

・現状 1t/月

・現状の出荷量はCF単体で1,2t/月

リサイクルCF価格

・単価1,000円/kg以下で試算（不明）

・アルミと同等、バージン材の1/3等・破砕時の粉じん対策ならびに作業安全性の確保（破砕時のカーボンフライに対する安全性の確保）

・埋立処分費に対するケーミカル・サーマルリサイクル費用の適正化
事業性・・電気炉等のCFRP廃材の燃焼設備の確保（電気炉を所有する企業が限定的）
設備面
・焼却炉の耐熱性向上、粉じん対策、燃焼効率向上等の設備対策（補助金数千万円）

リサイクルCF製造量

・CFRP廃材の回収システムの確立（分別回収方策、回収事業者団体・集積拠点等）

・電気炉等でCFRP廃材を燃焼するため、事前の破砕処理（数cm程度）が必要

・概略的に1次加熱炉5千万円/台、二次加熱炉1 ・破砕機単体1億円、建屋、集塵機、付帯設備など
億～1億5千万円/台、破砕機3千万円/台
含め計3億円・自社一貫処理を計画

・CFRP廃材の回収量の安定的かつ継続的な確保

廃材要件 ・コークスの代替材として定量的に評価するためには、廃材の素性を把握する必要がある・破砕機は国内メーカー既製品。

・前処理としての破砕は、委託先が実施

ケミカル・サーマルリサイクルの課題・展望

廃材回収

・用途は、長繊維では不織布等リサイクル設備

・CFRP廃材の回収システムの確立（分別回収方策、回収事業者団体・集積拠点等）

・CFRP工程廃材の素性、トレーサビリティ等の確保（標準規格化の導入の可能性もあり）・トレーサビリティの関係から工程廃材のみ想定 ・産業廃棄物として有償で受け入れ

・関東以西4～5社、航空機用廃材が主・有価で購入・CFRP廃材の回収量の安定的かつ継続的な確保

・破砕時の粉じん対策ならびに作業安全性の確保

・現在、事業として電気炉でCFRP廃材を処理しているのは全国でD社1社のみ（D社見解）

・航空機用の工程廃材で、東レPAN系高強度グ
レード1種類のみ

・事業計画として2,000t/年

マテリアルリサイクルの課題・展望

廃材回収

廃材要件 ・退役廃材のリサイクル用途の確立

・トレーサビリティの関係から、工程廃材のみを想定
CFRP廃材の受け入れ状況

２．ＣＦＲＰリサイクルの課題・展望

D社

・破砕機処理能力は、廃プラベースで120t/日（24時間稼働時）
・廃プラの埋立費用1万円/t程度と比べれば処理費用はかなり高い・バージンCF製造に230MJ/kgの多大なエネルギーを要するため、マテリアルリサイクルを優先する必要性あり
技術面

・コークスの代替材（還元材、加炭材）としての定量的な評価

４．リサイクル事業に係る推移
調査結果から得られた知見を基に、広島県におけるＣＦＲＰリサイクルのビジネスモデルを想定した結果は次のとおりである。
１．マテリアルリサイクル （リサイクル施設：加熱炉を含む。）
ケーススタディ1（リサイクルＣＦ販売費500,000円/ｔの場合）
1 0 0 t/年
0.3 t/日

1.7 t/日

3.3 t/日

5.0 t/日

初期投資

設備費補助（1/3）
投資額
耐用年数

330,000 千円
110,000 千円
220,000 千円
10 年

380,000 千円
126,667 千円
253,333 千円
10 年

480,000 千円
160,000 千円
320,000 千円
10 年

530,000 千円
176,667 千円
353,333 千円
10 年

収入

CF販売費(75万円/t)

37,500 千円/年37,500 千円/年

187,500 千円/年
187,500 千円/年

375,000 千円/年
375,000 千円/年

合計
支出

CFRP廃材取得費
人件費
エネルギー費
メンテナンス費
減価償却
租税公課
一般管理費
合計

2 名

2,000 千円/年10,200 千円/年2,200 千円/年
33,000 千円/年
22,000 千円/年
2,772 千円/年7,500 千円/年
79,672 千円/年

5 0 0 t/年

2 名

10,000 千円/年10,200 千円/年
11,000 千円/年
38,000 千円/年25,333 千円/年
3,192 千円/年37,500 千円/年
135,225 千円/年

1 , 0 0 0 t/年

ケーススタディ2（リサイクルＣＦ販売費750,000円/ｔの場合）

検討ケース（パラメータ）C FRP処理量

3 名

20,000 千円/年15,300 千円/年
22,000 千円/年
48,000 千円/年
32,000 千円/年
4,032 千円/年75,000 千円/年
216,332 千円/年

1 , 5 0 0 t/年

4 名

検討ケース
（パラメータ）1 0 0 t/年

5 0 0 t/年

1 , 0 0 0 t/年

1 , 5 0 0 t/年

0.3 t/日

1.7 t/日

3.3 t/日

5.0 t/日

初期投資

設備費補助（1/3）
投資額
耐用年数

330,000 千円
110,000 千円
220,000 千円
10 年

380,000 千円
126,667 千円
253,333 千円
10 年

480,000 千円
160,000 千円
320,000 千円
10 年

530,000 千円
176,667 千円
353,333 千円
10 年

562,500 千円/年
562,500 千円/年収入

CF販売費(75万円/t)

37,500 千円/年37,500 千円/年

187,500 千円/年
187,500 千円/年

375,000 千円/年
375,000 千円/年

562,500 千円/年
562,500 千円/年3,000 千円/年20,400 千円/年
33,000 千円/年
53,000 千円/年35,333 千円/年4,452 千円/年
112,500 千円/年
261,685 千円/年

支出

C FRP処理量

合計
CFRP廃材取得費
人件費
エネルギー費
メンテナンス費
減価償却
租税公課
一般管理費
合計

2 名

2,000 千円/年10,200 千円/年2,200 千円/年
33,000 千円/年
22,000 千円/年
2,772 千円/年7,500 千円/年
79,672 千円/年

2 名

10,000 千円/年10,200 千円/年
11,000 千円/年
38,000 千円/年25,333 千円/年
3,192 千円/年37,500 千円/年
135,225 千円/年

3 名

20,000 千円/年15,300 千円/年
22,000 千円/年
48,000 千円/年
32,000 千円/年
4,032 千円/年75,000 千円/年
216,332 千円/年4 名

3,000 千円/年20,400 千円/年
33,000 千円/年
53,000 千円/年35,333 千円/年4,452 千円/年
112,500 千円/年
261,685 千円/年

営業利益

-42,172 千円/年

52,275 千円/年

158,668 千円/年300,815 千円/年

営業利益

-42,172 千円/年

52,275 千円/年

158,668 千円/年300,815 千円/年

法人税

0 千円/年

20,910 千円/年

63,467 千円/年

120,326 千円/年

法人税

0 千円/年

20,910 千円/年

63,467 千円/年

120,326 千円/年

-42,172 千円/年

31,365 千円/年

95,201 千円/年

180,489 千円/年

税引き後利益-42,172 千円/年

31,365 千円/年

95,201 千円/年

180,489 千円/年

税引き後利益２．ケミカルリサイクル （リサイクル施設：電気炉を除く。）
ケーススタディ1（処理費100,000円/ｔの場合）

ケーススタディ2（処理費150,000円/ｔの場合）

1 0 0 t/年

5 0 0 t/年

1 , 0 0 0 t/年

1 , 5 0 0 t/年

0.3 t/日

1.7 t/日

3.3 t/日

5.0 t/日C FRP処理量

検討ケース

初期投資

設備費
補助（1/3）
投資額
耐用年数90,000 千円
30,000 千円
60,000 千円
10 年

90,000 千円
30,000 千円
60,000 千円
10 年

150,000 千円
50,000 千円
100,000 千円
10 年

収入

処理費(10万円/t)
合計

10,000 千円/年10,000 千円/年50,000 千円/年50,000 千円/年

100,000 千円/年
100,000 千円/年

支出人件費
エネルギー費
メンテナンス費
減価償却
租税公課
一般管理費
合計

1 名

5,100 千円/年1,600 千円/年
15,000 千円/年6,000 千円/年756 千円/年
2,000 千円/年30,456 千円/年

2 名

10,200 千円/年3,200 千円/年
15,000 千円/年6,000 千円/年756 千円/年
10,000 千円/年
45,156 千円/年

2 名

10,200 千円/年4,900 千円/年25,000 千円/年10,000 千円/年1,260 千円/年20,000 千円/年
71,360 千円/年

3 名

1 0 0 t/年

5 0 0 t/年

1 , 0 0 0 t/年

1 , 5 0 0 t/年

0.3 t/日

1.7 t/日

3.3 t/日

5.0 t/日

設備費補助（1/3）
投資額
耐用年数90,000 千円
30,000 千円
60,000 千円
10 年

90,000 千円
30,000 千円
60,000 千円
10 年

150,000 千円
50,000 千円
100,000 千円
10 年

150,000 千円
50,000 千円
100,000 千円
10 年

収入

処理費(15万円/t)
合計

15,000 千円/年
15,000 千円/年75,000 千円/年75,000 千円/年

150,000 千円/年
150,000 千円/年

225,000 千円/年
225,000 千円/年

支出

人件費
エネルギー費
メンテナンス費
減価償却
租税公課
一般管理費
合計

C FRP処理量

検討ケース

150,000 千円
50,000 千円
100,000 千円
10 年

初期投資

150,000 千円/年
150,000 千円/年15,300 千円/年6,500 千円/年25,000 千円/年10,000 千円/年1,260 千円/年30,000 千円/年
88,060 千円/年

1 名

5,100 千円/年1,600 千円/年
15,000 千円/年6,000 千円/年756 千円/年
3,000 千円/年
31,456 千円/年

2 名

10,200 千円/年3,200 千円/年
15,000 千円/年6,000 千円/年756 千円/年
15,000 千円/年50,156 千円/年

2 名

10,200 千円/年4,900 千円/年25,000 千円/年10,000 千円/年1,260 千円/年30,000 千円/年
81,360 千円/年

3 名

15,300 千円/年6,500 千円/年25,000 千円/年10,000 千円/年1,260 千円/年45,000 千円/年
103,060 千円/年

営業利益-20,456 千円/年4,844 千円/年

28,640 千円/年61,940 千円/年

営業利益

-16,456 千円/年

24,844 千円/年

68,640 千円/年

121,940 千円/年

法人税

0 千円/年

1,938 千円/年

11,456 千円/年

24,776 千円/年

法人税

0 千円/年

9,938 千円/年

27,456 千円/年

48,776 千円/年

-20,456 千円/年

2,906 千円/年

17,184 千円/年

37,164 千円/年

税引き後利益-16,456 千円/年

14,906 千円/年

41,184 千円/年

73,164 千円/年

税引き後利益広島循環型社会推進機構
TEL・FAX 082-258-2828

e-mail junkan@tulip.ocn.ne.jp

HP：http://jyunkan.webcrow.jp