特許ウォッチ

公開番号2025002386
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023102539
出願日2023-06-22
発明の名称セメント・コンクリート補強用繊維材料、セメント・コンクリート補強用繊維材料の製造方法及び、繊維補強セメント系組成物
出願人株式会社大林組,トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人プロスペック特許事務所,個人
主分類C04B 18/167 20230101AFI20241226BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】TPP端材やCFRP廃材から汎用性及び実用性を備えるセメント・コンクリート補強用繊維材料を安価且つ効率的に得る。
【解決手段】炭素繊維と熱硬化性樹脂とを複合させた炭素繊維強化樹脂を用いた成形品の製造工程で発生する炭素繊維強化樹脂の端材、又は、成形品から回収した炭素繊維強化樹脂の廃材をリサイクルして得られるセメント・コンクリート補強用繊維材料であって、短冊状体に形成されるとともに、熱硬化性樹脂が硬化してなることを特徴とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
炭素繊維と熱硬化性樹脂とを複合させた炭素繊維強化樹脂を用いた成形品の製造工程で発生する前記炭素繊維強化樹脂の端材、又は、前記成形品から回収した前記炭素繊維強化樹脂の廃材をリサイクルして得られるセメント・コンクリート補強用繊維材料であって、
短冊状体に形成されるとともに、前記熱硬化性樹脂が硬化してなる
ことを特徴とするセメント・コンクリート補強用繊維材料。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載のセメント・コンクリート補強用繊維材料であって、
前記短冊状体は、幅が０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、より好ましくは、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下に形成されており、長さが１５．０ｍｍ以上７０．０ｍｍ以下、より好ましくは、２０．０ｍｍ以上４０．０ｍｍ以下に形成されている
ことを特徴とするセメント・コンクリート補強用繊維材料。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセメント・コンクリート補強用繊維材料であって、
前記炭素繊維強化樹脂は、直径が５μｍ以上１０μｍ以下の前記炭素繊維を１０００本以上、前記熱硬化性樹脂によって束ねることにより形成されており、
前記短冊状体は、前記熱硬化性樹脂が硬化することにより３点曲げ試験で１５０ＭＰａ以上の曲げ強度を有する
ことを特徴とするセメント・コンクリート補強用繊維材料。
【請求項４】
炭素繊維と熱硬化性樹脂とを複合させた炭素繊維強化樹脂を用いた成形品の製造工程で発生する前記炭素繊維強化樹脂の端材、又は、前記成形品から回収した前記炭素繊維強化樹脂の廃材をリサイクルして得られるセメント・コンクリート補強用繊維材料の製造方法であって、
未硬化状態の前記熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記端材又は前記廃材を短冊状に切断する切断工程と、を順不同で実施する
ことを特徴とするセメント・コンクリート補強用繊維材料の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のセメント・コンクリート補強用繊維材料の製造方法であって、
前記切断工程において、前記端材又は前記廃材を、幅が０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、より好ましくは、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下となり、且つ、長さが１５．０ｍｍ以上７０．０ｍｍ以下、より好ましくは、２０．０ｍｍ以上４０．０ｍｍ以下となるように切断する
ことを特徴とするセメント・コンクリート補強用繊維材料の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のセメント・コンクリート補強用繊維材料の製造方法であって、
前記炭素繊維強化樹脂は、直径が５μｍ以上１０μｍ以下の前記炭素繊維を１０００本以上、前記熱硬化性樹脂によって束ねることにより形成されており、
前記硬化工程において前記熱硬化性樹脂を硬化させることにより３点曲げ試験の曲げ強度を１５０ＭＰａ以上とする
ことを特徴とするセメント・コンクリート補強用繊維材料の製造方法。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のセメント・コンクリート補強用繊維材料をコンクリート又はモルタル又はグラウトに添加してなる
ことを特徴とする繊維補強セメント系組成物。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、セメント・コンクリート補強用繊維材料、セメント・コンクリート補強用繊維材料の製造方法及び、繊維補強セメント系組成物に関し、特に、炭素繊維と熱硬化性樹脂とを複合させた炭素繊維強化樹脂（以下、ＣＦＲＰとも称する）のリサイクルに好適な技術に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ＣＦＲＰは、高引張強度・高弾性かつ高耐久性であり、軽量であることから、自動車部品や航空機部品、スポーツ用品等の幅広い分野で使用されている。しかしながら、ＣＦＲＰに含まれる炭素繊維は、他の繊維に比べて製造時の二酸化炭素排出量が多く、さらには難燃性のため廃棄の受け入れ先が限定されるなど、環境負荷が大きい。このため、近年、循環型社会の構築やカーボンリサイクル社会の実現に向けて、ＣＦＲＰ製品（成形品）の製造工程で発生するトウプリプレグ（以下、ＴＰＰ）の端材や製造後のＣＦＲＰ製品から回収したＣＦＲＰの廃材を再利用する技術の確立が強く望まれている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、炭素繊維強化樹脂複合材料（ＣＦＲＣＭ）を粉砕し、粉砕物に含まれる樹脂を３００℃～６００℃の常圧加熱水蒸気で加熱分解して除去することにより再生炭素短繊維を得るとともに、得られた再生炭素短繊維をセメント系組成物の補強用繊維として再利用する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、廃ＣＦＲＰ製品やＣＦＲＰ製品の製造時等に発生する切屑を粉砕し、粉砕物から熱硬化性樹脂を熱分解することにより、樹脂残渣量のばらつきが１５％未満のリサイクル炭素繊維束を得るとともに、得られたリサイクル炭素繊維束をセメント系組成物の補強用繊維材料として再利用する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１３－０８７２６９号公報
特開２０２１－１３８０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
循環型社会やカーボンリサイクル社会に貢献するには、ＴＰＰ端材やＣＦＲＰ廃材を汎用性の高いセメント・コンクリート補強用繊維材料として再生利用することが望まれる。このためには、ＴＰＰ端材やＣＦＲＰ廃材から得られるセメント・コンクリート補強用繊維材料を、特殊用途のセメント系組成物のみならず、多くの現場で使用される普通セメント系組成物にも広く適用できる実用性の高い補強用繊維材料とする必要がある。
【０００７】
また、ＴＰＰ端材やＣＦＲＰ廃材から得られるセメント・コンクリート補強用繊維材料が、汎用性及び実用性の両方を兼ね備えるには、一般に用いられているポリプロピレン（以下、ＰＰ）繊維等と同等以上の性能を具備する必要がある。具体的には、均一な分散性、汎用コンクリートとして施工できるフレッシュ性状、ＰＰ繊維等と同等以上の施工性及び強度特性を満たす必要がある。
【０００８】
特許文献１には、再生炭素短繊維を添加したセメント系組成物の圧縮強度や曲げ強度は記載されているものの、分散性やフレッシュ性状については記載がなく、それらがどのような特性を示すかは不明である。特許文献２には、リサイクル炭素繊維束をコンクリートやモルタルに混入すると力学的特性が向上することは記載されているものの、具体的な施工性や強度特性の数値については記載がなく、それらがどのような特性を示すかは不明である。
【０００９】
また、特許文献１及び２では、何れも粉砕物を高温で加熱処理することにより、母材となるマトリックス樹脂を熱分解している。このため、加熱処理に時間が掛かり、エネルギ消費量が嵩むことにより、生産性の悪化や製造コストの増加を招く課題がある。また、高温の加熱処理によって再生炭素繊維が劣化する可能性もある。さらに、特許文献１及び２では、ＣＦＲＣＭやＣＦＲＰを粉砕しており、粉砕物の分級処理が必要になる。すなわち、粉砕装置に加え、分級装置も必要となり、製造設備が大掛かりになる課題もある。
【００１０】
本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＴＰＰ端材やＣＦＲＰ廃材から汎用性及び実用性を備えるセメント・コンクリート補強用繊維材料を安価且つ効率的に得ることができる技術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】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許