碳纤维回收方法技术

本发明专利技术涉及一种用于从具有碳纤维增强塑料(CFRP)层的纤维增强塑料构件中回收碳纤维的碳纤维回收方法，其中，该碳纤维增强塑料层上形成有玻璃纤维增强塑料(GFRP)层。该方法包括：在纤维增强塑料构件中形成穿透GFRP层且到达CFRP层的切口；使加热的含磷酸溶液从切口渗透并且使CFRP层与GFRP层在CFRP层与GFRP层之间的接合面附近分离；以及用树脂溶液使已去除GFRP层的CFRP层的树脂部分溶解，然后回收残留的碳纤维。

【技术实现步骤摘要】
碳纤维回收方法
本公开涉及碳纤维回收方法，具体地涉及用于从具有碳纤维增强塑料层的纤维增强塑料构件中回收碳纤维的碳纤维回收方法，其中，该碳纤维增强塑料层上形成有玻璃纤维增强塑料层。
技术介绍
碳纤维增强塑料(CFRP)由于其强度高且重量轻近来已经越来越多地用于飞机、机动车等。与此对应，已经对用于从使用过的CFRP中回收碳纤维以重复利用CFRP的方法进行了讨论。日本未审特许申请公报No.2011-074204公开了例如使用含有浓硫酸的树脂溶液来溶解CFRP层的树脂部分然后回收残留的碳纤维的方法。顺便提及的是，在例如燃料电池车辆的氢气罐中，使用混合纤维增强塑料，该混合纤维增强塑料包括形成有玻璃纤维增强塑料(GFRP)层的CFRP层。
技术实现思路
关于从具有形成有GFRP层的CFRP层的纤维增强塑料构件回收碳纤维的方法，本专利技术人发现以下问题。例如，当将日本未审特许申请公报No.2011-074204中公开的含有浓硫酸的树脂溶液用于纤维增强塑料构件时，CFRP层的树脂部分和GFRP层的树脂部分大体上同时溶解。因此，在树脂部分溶解之后难以将残留的碳纤维与玻璃纤维分离。因此，除了首先难以回收碳纤维的问题之外，还存在即使在成功回收碳纤维时玻璃纤维最终混合到碳纤维中的问题。当玻璃纤维混合到碳纤维中时，在由回收的碳纤维制成的构件中可能无法获得所需的强度。本公开鉴于上述问题而完成，并且本公开目的在于提供一种能够抑制玻璃纤维混合到碳纤维中的碳纤维回收方法。根据本专利技术的一个方面的碳纤维回收方法是用于从具有碳纤维增强塑料层的纤维增强塑料构件中回收碳纤维的碳纤维回收方法，其中，该碳纤维增强塑料层上形成有玻璃纤维增强塑料层，所述方法包括：在纤维增强塑料构件中形成穿透玻璃纤维增强塑料层且到达碳纤维增强塑料层的切口；使加热的含磷酸溶液从切口渗透，并且使碳纤维增强塑料层与玻璃纤维增强塑料层在碳纤维增强塑料层与玻璃纤维增强塑料层之间的接合面附近分离；以及用树脂溶液使已去除玻璃纤维增强塑料层的碳纤维增强塑料层的树脂部分溶解，然后回收残留的碳纤维。在根据本专利技术的一个方面的碳纤维回收方法中，使加热的含磷酸溶液从穿透玻璃纤维增强塑料(GFRP)层的切口渗透，并且使形成在碳纤维增强塑料(CFRP)层与GFRP层之间的接合面中的树脂部分优先溶解。然后，在将GFRP层与CFRP层分离并从CFRP层去除之后，用树脂溶液仅使CFRP层的树脂部分溶解，并且回收残留的碳纤维。因此，可以在回收碳纤维时抑制玻璃纤维与碳纤维混合。当使加热的含磷酸溶液从切口渗透时，可以将纤维增强塑料构件浸入含磷酸溶液中。以其他方式，当使加热的含磷酸溶液从切口渗透时，可以将含磷酸溶液涂布至纤维增强塑料构件的表面。根据上述结构，可以容易地使加热的含磷酸溶液从切口渗透。含磷酸溶液中的磷酸浓度可以设定为60％或更高。因此可以高产率地回收碳纤维。此外，树脂溶液可以含有浓硫酸。因此，可以提高已去除GFRP层的CFRP层的树脂部分的溶解速度。根据本公开，可以提供一种能够抑制玻璃纤维与碳纤维混合的碳纤维回收方法。本公开的上述及其他目的、特征和优点将通过以下给出的详细描述和附图更全面地理解，以下详细描述和附图仅以说明的方式给出，因此不应被视为限制本公开。附图说明图1是用于根据第一实施方式的碳纤维回收方法的纤维增强塑料构件的整体横截面视图；图2是图1所示的虚线圆II的放大横截面视图；图3是CFRP层102与GFRP层103之间的相接部分的放大横截面视图；图4是示出了根据第一实施方式的碳纤维回收方法的流程图；图5是形成有切口的纤维增强塑料构件的整体侧视图；图6是形成有切口的纤维增强塑料构件的局部横截面视图；图7是示出了通过加热的含磷酸溶液溶解图3所示的树脂部分RP1至RP3的溶解进度的曲线图；以及图8是示出了CFRP层与GFRP层在树脂溶液中彼此分离的状态以及CFRP层和GFRP层在分离和清洗之后的状态的照片。具体实施方式参照附图，下面将对本公开的具体实施方式进行详细说明。然而，本公开不限于以下实施方式。出于说明的清楚性，以下描述和附图进行适当简化。(第一实施方式)<纤维增强塑料构件的结构>首先，参照图1和图2，将对用于根据第一实施方式的碳纤维回收方法的纤维增强塑料构件进行说明。图1是用于根据第一实施方式的碳纤维回收方法的纤维增强塑料构件的整体横截面视图。图2是图1中所示的虚线圆II的放大横截面视图。如图1所示，用于根据该实施方式的碳纤维回收方法的纤维增强塑料构件10是压力容器，该压力容器包括筒形部分11以及设置在筒形部分11的相应端部中的凸曲面状的圆顶部分12a和12b。该纤维增强塑料构件10优选地例如适用于燃料电池车辆的氢气罐。圆顶部分12a和12b与筒形部分11一体地设置成使得圆顶部分12a和12b从筒形部分11的相应端部沿轴向向外的方向突出。圆顶部分12a和12b的顶部部分分别形成有通孔13a和13b，以使得可以在通孔13a和13b中的每个通孔上安装金属帽(未示出)。如图2所示，整个纤维增强塑料构件10具有在塑料衬里101的外表面上形成CFRP层102和GFRP层103的结构。塑料衬里101是由树脂制成的用于限制和容纳氢气的容器。塑料衬里101由例如厚度为若干毫米的尼龙基树脂制成。CFRP层102形成在塑料衬里101的外表面上以确保纤维增强塑料构件10的耐压强度。为了形成CFRP层102，将表面带有环氧基树脂、尼龙基树脂、乙烯酯基树脂等的碳纤维反复卷绕到塑料衬里101的外表面上。碳纤维各自的直径约为5μm至7μm。此外，CFRP层102的厚度例如约为20mm。GFRP层103形成在CFRP层102上以保护纤维增强塑料构件10的表面。为了形成GFRP层103，将表面带有环氧基树脂、尼龙基树脂、乙烯酯基树脂等的玻璃纤维反复地卷绕到CFRP层102的外表面上。形成CFRP层102的树脂和形成GFRP层103的树脂可以优选地是相同类型的，使得这些层可以容易地制造。玻璃纤维各自的直径约为10μm至20μm。此外，GFRP层103的厚度例如约为若干毫米。图3是CFRP层102和GFRP层103的相接部分的放大横截面视图。如图3所示，由于碳纤维CF中的每个碳纤维的直径与玻璃纤维GF中的每个玻璃纤维的直径之间的差异，因而CFRP层102与GFRP层103之间的接合面中的纤维之间的间隙中的每个间隙均大于CFRP层102和GFRP层103中的纤维之间的间隙中的每个间隙。在CFRP层102中的碳纤维CF中的每个碳纤维之间的间隙中形成树脂部分RP1。在GFRP层103中的玻璃纤维GF中的每个玻璃纤维之间的间隙中形成树脂部分RP2。如上所述，由于玻璃纤维GF中的每个玻璃纤维的直径大于碳纤维CF中的每个碳纤维的直径，因而GFRP层103中的玻璃纤维GF中的每个玻璃纤维之间的间隙比CFRP层102中的碳纤维CF中的每个碳纤维之间的间隙宽。在位于CFRP层102与GFRP层103之间的接合面中的碳纤维CF中的每个碳纤维和玻璃纤维GF中的每个玻璃纤维之间的间隙中形成树脂部分RP3。<碳纤维回收方法>接下来参照图4，将对根据第一实施方式的碳纤维回收方法进行说明。图4是示出了根据第一实施方式的碳纤维回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维回收方法，所述碳纤维回收方法用于从具有碳纤维增强塑料层的纤维增强塑料构件中回收碳纤维，所述碳纤维增强塑料层上形成有玻璃纤维增强塑料层，所述方法包括：在所述纤维增强塑料构件中形成穿透所述玻璃纤维增强塑料层且到达所述碳纤维增强塑料层的切口；使加热的含磷酸溶液从所述切口渗透，并且使所述碳纤维增强塑料层与所述玻璃纤维增强塑料层在所述碳纤维增强塑料层与所述玻璃纤维增强塑料层之间的接合面附近分离；以及用树脂溶液使已去除所述玻璃纤维增强塑料层的所述碳纤维增强塑料层的树脂部分溶解，然后回收残留的所述碳纤维。

【技术特征摘要】
2017.10.02 JP 2017-1929441.一种碳纤维回收方法，所述碳纤维回收方法用于从具有碳纤维增强塑料层的纤维增强塑料构件中回收碳纤维，所述碳纤维增强塑料层上形成有玻璃纤维增强塑料层，所述方法包括：在所述纤维增强塑料构件中形成穿透所述玻璃纤维增强塑料层且到达所述碳纤维增强塑料层的切口；使加热的含磷酸溶液从所述切口渗透，并且使所述碳纤维增强塑料层与所述玻璃纤维增强塑料层在所述碳纤维增强塑料层与所述玻璃纤维增强塑料层之间的接合面附近分离；以及用树脂溶液使已去除所述玻璃纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：加纳彰，佐久间大祐，矶村圭祐，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP