CFRPリサイクル

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イントロ
複合材料の代表格『FRP』とは
CFRPのデメリット
CFRPのリサイクル
サマリー

イントロ

最近メディアで『FRP・GFRP・CFRP』・複合材料・軽量化の用語を聞くことが多いと思います。「金属に代わる軽くて強い素材」という紹介を見ることもあります。いったいどんな素材なのでしょうか。

複合材料の代表格『FRP』とは

繊維強化プラスチック（FRP）は繊維を強化材として使用したプラスチックです。ガラス繊維強化プラスチック（GFRP）はその名のとおり、ガラス繊維で強化されたプラスチック（Glass Fiber Reinforced Plastics）の略で、GFRPはFRPの一種です。使用する繊維がカーボンであればC、ガラス繊維であればG、アラミド繊維であればAが頭について呼称されます。強化繊維と樹脂（プラスチック）を組み合わせて使用することから、『複合材:Composite』や『複合材料:Composite Material』と呼ばれます。ここでは、CFRPのリサイクルについて解説します。

CFRPのデメリット

「軽くて、強い」という特徴から、さまざまな業界で注目されているCFRPですが、メリットばかりではありません。素材コスト:CFRP自体のコストもありますが、CFRPなどの繊維強化プラスチックは、繊維の方向に強度が依存する異方性材料です。そのため、製造時の材料歩留まりが悪かったりすると、プリプレグを冷凍保管していても半年程度でメーカーによる使用期限が切れ廃棄することになるなど課題が多い素材です。

製造が煩雑でコスト増につながっている、量産化が難しい、素材のリサイクルなど、まだまだ課題が多い素材です。

CFRPのリサイクル

CFRPリサイクルの際に回収する廃材について解説します。下図は、CFRP製品の代表的な製法『オートクレーブ成形』のワークフローです。工程ごとに、未硬化状態の廃材や成形済みの廃材が排出されます。製品や構造・用途などによって、使用する繊維や樹脂も異なるため一様の廃材が回収できないこともネックになっています。図左側の硬化前の廃材では、材料を保護するための保護フィルムや台紙が一緒に排出されるためCFRPだけを回収することが難しい、という実情もあります。硬化済みのCFRPでは、CFRPへ機能を付与するためにGFRPやAFRPが含まれていたりして、金属部品をインサートして複合化させる製品も多いので、CFRPだけを回収することが難しいこともリサイクルでネックになっている一つの要因です。

サマリー

今回はCFRPリサイクルについて解説しました。日本においてもリサイクルCFで事業化を目指す企業を目にする場面が増えています。当社でもそのようなメーカーとコラボレーションをして、廃材の利活用やリサイクルCFRPの可能性を模索しています。「廃材が出てしまうのは仕方がない。」ということではなく、どうすれば廃材を減らせるのか・利活用ができるのかという視点で、当社でできることを身近なところから始めています。

UCHIDAについて - 創業55年

当社では、FRP・GFRP・CFRPを用いたCFRP成形加工メーカーとして多くの技術ノウハウを活用し、設計・解析から製造、二次加工・アッセンブリ、塗装、品質保証、試験までワンストップに対応しています。

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UCHIDAの設備

UCHIDAではお客様の高度な課題にも対応できるように最先端の設備を導入しております。

DMG森精機 - VS1000/40/2050
X軸：2,050mm（ストローク）／ Y軸：1,000mm ／ Z軸：600mm ／テーブル作業面：2,250×1,000mm

芦田製作所 - AUTO CLAVE 2号機
サイズ：Ø1,150×1,000mm ／使用温度：常温〜400℃ ／設計圧力：2.0Mpa（最高使用圧力）／真空方式：バック吸引方式／真空口数：5個

芦田製作所 - AUTO CLAVE 3号機
サイズ：Ø3,000×6,000mm ／使用温度：常温〜200℃ ／分布精度：±2.5℃以内／昇温速度：4.0℃/分（空炉）／冷却速度：4.0℃/分（空炉）／設計圧力：0.99Mpa（最高使用圧力）／常用圧力：0.7Mpa以内（メーカーから指定がなければ0.3Mpa位）／圧力精度：±0.02Mpa（０〜0.99Mpa/cm²の圧力設定に対して）／昇圧精度：0〜0.03Mpa/min ／圧力源：圧縮空気（常用時）／真空方式：バック吸引方式／真空口数：10個

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オーブン
サイズ：W1,000×H1,000×D1,000mm ／温度範囲：環境温度+20〜300℃ ／昇温能力：環境温度（20〜40℃）〜300℃まで/45分以内／真空方式：バック吸引方式／真空口数：10個

エスペック - 恒温恒湿槽

インストロン - 万能試験機5958

オーブン
サイズ：W7,000×H3,000×D2,000mm ／温度範囲：環境温度+20〜300℃（MAX）／昇温能力：環境温度（20〜40℃）〜300℃まで/60分以内／真空方式：バック吸引方式／真空口数：10個

NEO
X軸：4,000mm（ストローク）／ Y軸：2,000mm ／ Z軸：1,200mm ／ C軸：0度〜±270度／ B軸：0度〜±110度／テーブル作業面：4,000×2,000mm

【開発】
3Dプリンター | Markforged

塗装ブース
各種塗装・クリア仕上げ等は、専用の塗装ブースで行っています。

接着・仕上げ・コーティングルーム
型や成形物の表面処理・トリミング・穴明け・接着等の仕上げ工程は専用ブースで行っています。

東芝 - マトリックスアイEX （超音波探傷器）
Matrix-Arrey：32

AMETEK CREAFORM MetraSCAN750 Elite（3Dスキャン）

• 検査室オリンパス - 倒立顕微鏡

オーブン
サイズ：W450×H450×D450mm ／温度範囲：環境温度+50〜650℃ ／昇温能力：環境温度+50〜650℃/120分以内

カッティングプロッター
テーブル作業面：W1,500×L3,500mm

島精機製作所 - カッティングプロッター

KUKA - ロボット

Krauss Maffei - エポキシ樹脂注入機
Resin 60ℓ ／ Hardener 25ℓ

Krauss Maffei - 630t プレス機
W1,200×L1,500×H1,700mm ／ Power Unit：Vacuum valve×2 ／ Air valve×5 ／ Hydraulic valve×5

DMG森精機 - NV5000B/40
X軸：1,020mm（ストローク）／ Y軸：510mm ／ Z軸：510mm ／テーブル作業面：1,320×600mm

大型クリーンルーム
JIS B 9920 清浄度クラスの上限濃度（個/立方メートル）／クラス5：100,000m³ ／室容量：256m²（16,000×16,000mm）　760m²（16,000×16,000×3,000mm）／室内温湿度条件：温度 23℃±3℃　湿度 65%以下／外気条件：夏期　温度35℃　湿度 70%以下／冬期　温度-5℃　湿度 40%以下