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技術 炭素繊維を含有する廃材の利用方法

出願人 共英製鋼株式会社
発明者 針間直樹
出願日 2013年7月22日 (7年7ヶ月経過) 出願番号 2013-151353
公開日 2015年2月2日 (6年0ヶ月経過) 公開番号 2015-021177
状態 特許登録済
技術分野 固体廃棄物の処理 銑鉄の精製;鋳鉄の製造;転炉法以外の製鋼
主要キーワード 鉄製容器 フレキシブルコンテナバッグ 航空分野 合成繊維織物 リフティングマグネット 鉄材料 製鋼用電気炉 FRP
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この項目の情報は公開日時点(2015年2月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

炭素繊維を含有する廃材を、炭素材料として有効利用できるようにする、炭素繊維を含有する廃材の利用方法を提供すること。

解決手段

炭素繊維を含有する廃材Cを、破砕又は裁断し、容器1に収容するとともに、この炭素繊維を含有する廃材Cを収容した容器1を、鉄スクラップSa、Sbと共に製鋼用電気炉3に装入し、製鋼を行うことにより溶融し、廃材Cに含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルする。

概要

背景

従来、炭素繊維強化繊維として用いる炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は、軽量で、剛性耐衝撃性耐熱性(炭素繊維自体の真空状態での耐熱性は、2000〜3000℃)、耐薬品性耐腐食性等の力学的、化学的特性に優れ、宇宙航空分野自動車工業分野、電子機器分野、エネルギ分野、スポーツ用品分野、レジャー用品分野等の各種産業分野幅広く使用されている。

しかしながら、上記優れた力学的、化学的特性を有するため、炭素繊維を含有する廃材(炭素繊維自体の廃材を含み、本明細書において、「炭素繊維を含有する廃材」という。)は、再利用に適さず、また、焼却処理を行うためには多くのエネルギを必要とするため、各種産業分野においてゼロ・エミッションの実現の障害となっていた。

概要

炭素繊維を含有する廃材を、炭素材料として有効利用できるようにする、炭素繊維を含有する廃材の利用方法を提供すること。炭素繊維を含有する廃材Cを、破砕又は裁断し、容器1に収容するとともに、この炭素繊維を含有する廃材Cを収容した容器1を、鉄スクラップSa、Sbと共に製鋼用電気炉3に装入し、製鋼を行うことにより溶融し、廃材Cに含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルする。

目的

本発明は、上記従来の炭素繊維を含有する廃材の有する問題点に鑑み、炭素繊維を含有する廃材を、炭素材料として有効利用できるようにする、炭素繊維を含有する廃材の利用方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

炭素繊維を含有する廃材を、破砕又は裁断し、容器に収容するとともに、該炭素繊維を含有する廃材を収容した容器を、鉄スクラップと共に製鋼用電気炉装入し、製鋼を行うことにより溶融し、前記廃材に含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルすることを特徴とする炭素繊維を含有する廃材の利用方法

請求項2

炭素繊維を含有する廃材を収容する容器に鉄製容器を使用することを特徴とする請求項1記載の炭素繊維を含有する廃材の利用方法。

技術分野

0001

本発明は、炭素繊維を含有する廃材利用方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、炭素繊維を強化繊維として用いる炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は、軽量で、剛性耐衝撃性耐熱性(炭素繊維自体の真空状態での耐熱性は、2000〜3000℃)、耐薬品性耐腐食性等の力学的、化学的特性に優れ、宇宙航空分野自動車工業分野、電子機器分野、エネルギ分野、スポーツ用品分野、レジャー用品分野等の各種産業分野幅広く使用されている。

0003

しかしながら、上記優れた力学的、化学的特性を有するため、炭素繊維を含有する廃材(炭素繊維自体の廃材を含み、本明細書において、「炭素繊維を含有する廃材」という。)は、再利用に適さず、また、焼却処理を行うためには多くのエネルギを必要とするため、各種産業分野においてゼロ・エミッションの実現の障害となっていた。

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は、上記従来の炭素繊維を含有する廃材の有する問題点に鑑み、炭素繊維を含有する廃材を、炭素材料として有効利用できるようにする、炭素繊維を含有する廃材の利用方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

上記目的を達成するため、本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法は、炭素繊維を含有する廃材を、破砕又は裁断し、容器に収容するとともに、該炭素繊維を含有する廃材を収容した容器を、鉄スクラップと共に製鋼用電気炉装入し、製鋼を行うことにより溶融し、前記廃材に含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルすることを特徴とする。

0006

この場合において、炭素繊維を含有する廃材を収容する容器に鉄製容器を使用することができる。

発明の効果

0007

本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法によれば、破砕又は裁断した炭素繊維を含有する廃材を収容した容器を、鉄スクラップと共に製鋼用電気炉に装入し、製鋼を行うことにより溶融し、廃材に含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルすることによって、炭素繊維を含有する廃材を有効利用することができる。

0008

また、炭素繊維を含有する廃材を収容する容器に鉄製容器を使用することにより、炭素繊維を含有する廃材が、製鋼の際に製鋼用電気炉内の溶融金属の表面に浮き上がることを防止して、廃材に含有される炭素繊維の溶融金属内への溶け込みを促進することができ、かつ、リフティングマグネットによる製鋼用電気炉への装入操作が可能となり、取り扱いが容易で、さらに、鉄製容器自体も、鉄を構成する鉄材料としてリサイクルすることができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法の一実施例を示す工程説明図である。

実施例

0010

以下、本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

0011

図1に、本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法の一実施例を示す。
この炭素繊維を含有する廃材の利用方法は、炭素繊維を含有する廃材Cを、破砕又は裁断し、容器1に収容するとともに、この炭素繊維を含有する廃材Cを収容した容器1を、鉄スクラップSa、Sbと共に製鋼用電気炉3に装入し、製鋼を行うことにより溶融し、廃材Cに含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルするものである。

0012

この場合において、炭素繊維を含有する廃材Cとしては、炭素繊維を強化繊維として用いる炭素繊維強化プラスチック(CFRP)や炭素繊維自体(炭素繊維の織物等の加工品を含む。)の廃材を対象とし、廃材Cが炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の場合は、一辺が数mm〜十数mm程度の小片となるようにシュレッダー等で破砕し、炭素繊維自体の場合は、長さが数cm〜数十cm程度の短尺となるように切断機等で裁断するようにする。

0013

炭素繊維を含有する廃材Cを収容する容器1には、鉄製容器(例えば、ドラム缶。)や合成繊維織物製のフレキシブルコンテナバッグを使用することができる。
これにより、炭素繊維を含有する廃材Cが、製鋼の際に製鋼用電気炉3内の溶融金属の表面に浮き上がることを防止して、廃材Cに含有される炭素繊維の溶融金属内への溶け込みを促進することができる。
特に、容器1に鉄製容器を使用することにより、リフティングマグネットによる製鋼用電気炉3への装入作業が可能となり、取り扱いが容易で、さらに、鉄製容器自体も、鉄を構成する鉄材料としてリサイクルすることができる。

0014

炭素繊維を含有する廃材Cを収容した容器1の製鋼用電気炉3への装入は、例えば、スクラップチャージングバスケット2を用いて行うことができるが、この場合、鉄スクラップSa、炭素繊維を含有する廃材Cを収容した容器1、さらに必要に応じて、鉄スクラップSaより少ない量の鉄スクラップSbを、この順に、かつ、炭素繊維を含有する廃材Cを収容した容器1の周囲に鉄スクラップSa、Sbが配置されるように製鋼用電気炉3に装入するようにする。
このように、炭素繊維を含有する廃材Cを収容した容器1を、鉄スクラップSa、Sbと共に製鋼用電気炉3に装入した状態で、製鋼用電気炉3に蓋3aをし、電極4に電力を供給することによりアーク放電を起こさせ、アーク放電の高温(約5000℃)下で製鋼を行うことにより、鉄スクラップSa、Sbと共に炭素繊維を含有する廃材Cを容器1ごと溶融し、廃材Cに含有される炭素繊維を、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルするようにする。
これにより、炭素繊維を含有する廃材Cが、製鋼の際に製鋼用電気炉3内の溶融金属の表面に浮き上がることを防止して、廃材Cに含有される炭素繊維の溶融金属内への溶け込みを促進し、スラグ混入して排出されたり、製鋼用電気炉3の炉壁に付着することを防止することができる。
この場合、廃材Cに含有される炭素繊維は、鉄を構成する炭素材料としてリサイクルされるほか、その一部は、燃焼して熱源となったり、溶融金属(酸化鉄)を還元する還元材となる。

0015

このようにして製鋼を行った結果を、炭素繊維を含有する廃材Cを添加せずに製鋼を行った比較例とともに表1に示す。

0016

0017

ここで、製鋼条件は以下のとおりである。
・廃材に含有される炭素繊維重量:製鋼重量の0.1%を目処に添加

0018

表1から明らかなように、炭素繊維を含有する廃材Cを添加せずに製鋼を行った場合と比較して、炭素繊維を含有する廃材Cを添加して製鋼を行うことによって、同等の鉄を得る(製鋼を行う)ために必要となる、鉄を構成する炭素材料として添加する炭素重量及び溶融金属の還元材として添加する炭素重量を低減することができることを確認した。

0019

以上、本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

0020

本発明の炭素繊維を含有する廃材の利用方法は、炭素繊維を含有する廃材を、炭素材料として有効利用できるという特性を有していることから、再利用に適さず、また、焼却処理を行うためには多くのエネルギを必要とするため、各種産業分野においてゼロ・エミッションの実現の障害となっていた炭素繊維を含有する廃材をリサイクルするために好適に用いることができる。

0021

C炭素繊維を含有する廃材
Sa鉄スクラップ
Sb 鉄スクラップ
1容器(鉄製容器(ドラム缶))
2スクラップチャージングバスケット
3製鋼用電気炉
4 電極

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