[發(fā)明專利]纖維增強(qiáng)塑料的再利用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880119497.1
• 申請日: 2008-12-08
• 公開（公告）號: CN101889045A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高橋直是;長瀨哲二
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社;小島產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: C08J11/10
• 分類號: C08J11/10;B29B7/90;B29B9/14;B29B17/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 苗堃;趙曦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及纖維增強(qiáng)塑料的再利用方法。

背景技術(shù)

碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)由于質(zhì)量輕、力學(xué)特性優(yōu)異等原因，其用途遍及汽車產(chǎn)業(yè)中的主體部件、航空/宇宙產(chǎn)業(yè)中的主體、機(jī)翼部件、體育/休閑產(chǎn)業(yè)等中的高爾夫球拍、網(wǎng)球拍、釣魚竿等許多方面。另一方面，使用后的碳纖維增強(qiáng)塑料的廢棄處理成了大問題，從影響環(huán)境等的觀點(diǎn)來看，在盛行材料再利用的當(dāng)今，并不是單純的焚燒處理、填埋處理，而是如何再生利用成了大的課題。

這里，作為碳纖維增強(qiáng)塑料部件的處理方法、再利用方法的現(xiàn)有技術(shù)，可以舉出專利文獻(xiàn)1，2。在專利文獻(xiàn)1中，公開了關(guān)于如下的再利用方法的技術(shù)，即，燃燒碳纖維增強(qiáng)塑料的作為基質(zhì)樹脂的熱固性樹脂，并且在某種程度上殘留該熱固性樹脂而使之形成鱗片狀的碳纖維塊，一邊將其與熱塑性樹脂片熔融一邊混煉，擠壓成型后切斷而形成顆粒的再利用方法。

另外，在專利文獻(xiàn)2中，公開了將FRP片和熱塑性塑料材料一邊熔融一邊混煉，使之冷卻固化而形成丸狀的含纖維固體物的廢棄塑料的處理方法。

專利文獻(xiàn)1：日本特開平7-118440號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2001-30245號公報

發(fā)明內(nèi)容

在專利文獻(xiàn)1的再利用方法中，作為基質(zhì)樹脂的熱固性樹脂在某種程度上殘留在顆粒內(nèi)，即，由于熱固性樹脂并沒有利用燃燒而完全無害化，因此即使將其與熱塑性樹脂混合，殘留的熱固性樹脂也必然成為異物而使顆粒的強(qiáng)度特性降低。這是由于外力(拉伸、彎曲、剪切等)作用在顆粒等上時，成為異物的熱固性樹脂容易成為破壞的起點(diǎn)，從該破壞起點(diǎn)發(fā)生顆粒等的割裂、破裂等，因此其強(qiáng)度特性大大變低。另一方面，專利文獻(xiàn)2的廢棄塑料的處理方法中，沒有經(jīng)過使熱固性樹脂完全無害化的工序，與專利文獻(xiàn)1的再利用方法一樣，再生的含纖維固體物的強(qiáng)度特性極低。

本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供能夠得到強(qiáng)度特性優(yōu)異、高品質(zhì)的纖維增強(qiáng)塑料的再利用材料的纖維增強(qiáng)塑料的再利用方法。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的纖維增強(qiáng)塑料的再利用方法，其特征在于，是包含碳纖維和熱固性樹脂的纖維增強(qiáng)塑料的再利用方法，該方法包括如下工序：熱處理所述纖維增強(qiáng)塑料而使熱固性樹脂燃燒，制造無害材料的第一工序；以及一邊混煉所述無害材料和熱塑性樹脂一邊制造再利用材料的第二工序。

本發(fā)明的纖維增強(qiáng)塑料的再利用方法是，首先，燃燒作為其基質(zhì)樹脂的熱固性樹脂，從而將其完全無害化，其次，一邊將所制造的無害材料(不存在環(huán)氧樹脂成分的材料)和熱塑性樹脂混煉，一邊制造再利用材料。例如，從層疊有纖維增強(qiáng)塑料片層的預(yù)浸材料(prepreg)切除必要的部位，由殘留的廢預(yù)浸材料制造再利用材料。利用該方法，由于再利用材料內(nèi)不存在成為異物的熱固性樹脂，因此可以制造強(qiáng)度特性優(yōu)異、高品質(zhì)的再利用材料。

另外，本發(fā)明的纖維增強(qiáng)塑料的再利用方法的優(yōu)選實(shí)施方式，其特征在于，在所述第二工序中，在無害材料上涂布或者散布上膠劑(sizingagent)，然后，一邊混煉無害材料和熱塑性樹脂，一邊粉碎構(gòu)成無害材料的碳纖維，制造具有作為短纖維的碳纖維的再利用材料。

經(jīng)燃燒工序而制造的無害材料，碳纖維飛舞，操作性不好。因此，為了防止碳纖維飛舞和提高操作性、并且提高該碳纖維和熱塑性樹脂的界面的附著性，在無害材料上預(yù)先涂布或者散布上膠劑，其后與熱塑性樹脂混煉。

接著，一邊混煉無害材料和熱塑性樹脂，一邊粉碎構(gòu)成無害材料的碳纖維，可以制造具有作為短纖維的碳纖維的再利用材料。這里，作為粉碎碳纖維的方法，有通過如下的方法從而在擠壓機(jī)內(nèi)粉碎碳纖維的實(shí)施方式，即通過首先將無害材料剪切成長方形狀，介由寬度至少在該無害材料的厚度以上的投入料斗將無害材料投入擠壓機(jī)，在擠壓機(jī)中投入熱塑性樹脂而混煉兩者的方法，從而在擠壓機(jī)內(nèi)粉碎碳纖維的實(shí)施方式。另外，由于該擠壓機(jī)可以使用公知的裝置，并不會使制造成本高漲。

另外，本發(fā)明的纖維增強(qiáng)塑料的再利用方法的優(yōu)選實(shí)施方式，其特征在于，還具備冷卻由所述第二工序制造的再利用材料，然后將已冷卻的再利用材料進(jìn)行造粒(pelletize)的第三工序。

除了不冷卻、而將經(jīng)混煉的材料直接片狀化的熱切割方法之外，例如利用冷卻由所述第二工序制造的再利用材料來賦予可抵抗造粒的硬度，其后再進(jìn)行造粒，從而可以提高造粒的效率。

另外，本發(fā)明的纖維增強(qiáng)塑料的再利用方法的優(yōu)選的實(shí)施方式中，其特征在于，所述第一工序中的燃燒溫度是滿足使熱固性樹脂燃燒而無害化并且不損傷碳纖維這一條件的溫度，為500～900℃的范圍。