Elucidation of Mechanisms for Establishing Highly Selective Separation Technology Using Electrical Pulses as an External Stimulus

阐明使用电脉冲作为外部刺激建立高选择性分离技术的机制

• 批准号: 22H03783
• 负责人: 所 千晴
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03783/
• 关键词: 資源循環; 物理的分離; 接着解体; プラスチック; リサイクリング; 可視化; 電気パルス

電気パルス法を用いたプラスチック接着体の解体を系統的に検討するために，安定した接着強度を有するプラスチック接着体の作成方法を習得するとともに，電気パルス現象をシャドーグラフ法を用いて可視化する高速度カメラでの観測システムを構築した．プラスチック接着体として，アクリル板とポリカーボネート板の界面に，溶剤である二塩化メチレンを銀線とともに塗布した試料片を用意した．パルス放電回路で細線に電気パルスを印加し，細線を爆発させることによる接着解体現象を観察した．静電容量2.4μF，充電電圧5.5kVでは解体しなかったが，20kVの充電電圧では解体した．解体時には接着面には銀は残存していなかった．その時の電気パルス現象を観察したところ，20kVでは爆発した細線が気化してガスが膨張し，その膨張力によって接合した樹脂材料の界面で分離が発生したことがわかった．COMSOLを用いた電流伝熱シミュレーションの結果から，20kVの電気パルスを印加すると，局所的に銀細線内部，銀細線周囲の温度が上昇し，その温度は最大2600Kとなり，銀の沸点である 2400K以上に達したことから，銀細線は電熱によって融解して液体となり，蒸発して気体となって銀細線が体積膨張していることが示唆された。高速度ビデオカメラを用いた可視化画像からも，気化した銀線のガス膨張が周囲に応力・変位を及ぼしたことが分かり，気化した銀線のガス膨張が異種樹脂接着体の分離を発生させることが分かった．以上より，電気パルスを利用して異なるプラスチックの接着体を界面で分離するには、接着面に金属細線を置いて接着し電気パルスを加えることで細線にジュール熱が発生し，細線を気化させて細線内のガスを膨張させることが有効であることが確認された．

Electric 気 パ ル を ス method with い た プ ラ ス チ ッ ク then body の disintegration を system of に beg す 検 る た め に, settle し た strength を then す る プ ラ ス チ ッ ク の done then body method を acquisition す る と と も に, electric 気 パ ル ス phenomenon を シ ャ ド ー グ ラ を フ method with い て visualization す る high speed カ メ ラ で の 観 measuring シ ス テ ム を build し た. プ ラ ス チ ッ ク then body と し て, ア ク リ ル plate と ポ リ カ ー ボ ネ ー ト plate の に interface, soluble tonic で あ る two salt chemical メ チ レ ン を silver wire と と も に coated し た sample piece を intention し た. パ ル ス discharge circuit で thread に 気 パ ル ス を Inca し, fine line を detonation 発 さ せ る こ と に よ る then disintegration phenomenon を 観 examine し た. The electrostatic capacity is 2.4μF, the charging voltage is 5.5kV, で ったが, the disassembly voltage is な ったが ったが, and the disassembly voltage is 20kV <s:1>. At the time of disassembly, に に followed by に に silver <e:1>, and the remaining <s:1> て な な った った. そ の の when electricity 気 パ ル ス phenomenon を 観 examine し た と こ ろ, 20 kv で は detonation 発 し た thread が 気 change し て ガ ス が expansion し, そ の bentonite tension に よ っ て joint し た の interface で resin material separation が 発 raw し た こ と が わ か っ た. COMSOL を with い 伝 た current hot シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の results か ら, 20 kv electric 気 の パ ル ス を Inca す る と, inside bureau に silver thread, the silver thread weeks 囲 し が の temperature rise, そ の は maximum temperature 2600 k と な り, silver の boiling point で あ る to above 2400 k に し た こ と か ら, Silver thread は electrothermal に よ っ て melting し て liquid と な り, steamed 発 し て 気 body と な っ て silver thread が volume expansion し て い る こ と が in stopping さ れ た. High speed ビ デ オ カ メ ラ を with い た visual portrait か ら も, 気 change し た silver wire の ガ ス expansion が weeks 囲 に 応 force, variations and を ぼ し た こ と が points か り, 気 change し た silver wire の ガ ス expansion が heterogeneous resin separation then body の を 発 raw さ せ る こ と が points か っ た. Above よ り, electricity 気 パ ル ス を using し て different な る プ ラ ス チ ッ ク の then body を interface separation で す る に は, then face に metal thread を い て then し electric 気 パ ル ス を plus え る こ と で thread に ジ ュ ー ル hot が 発 し, fine line を 気 change さ せ て thread within の ガ ス を expansion さ せ る こ と が have sharper で あ る こ と が confirm さ れ た.

项目成果

資源循環論から考えるSDGs

从资源循环理论思考SDGs

• 发表时间: 2022
• 作者: Ishioka Shun;Isobe Noriyuki;Hirano Takayuki;Matoba Nobuhiro;Fujisawa Shuji;Saito Tsuguyuki;初田 優里・加耒 祥・遠藤 唯・河辺 浩輔・鳴坂 涼・森田 由紀・岡本 浩明;所千晴
• 通讯作者: 所千晴

電気パルス法によるCFRP積層板からの炭素繊維の分離・回収の基礎的検討

电脉冲法从CFRP层合板中分离回收碳纤维的基础研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 佐藤 啓太;小板 丈敏;山口 晃司;所 千晴
• 通讯作者: 所 千晴

接着界面解析と次世代接着接合技術

胶粘剂界面分析和下一代胶粘技术

• 发表时间: 2022
• 作者: 堀内 伸;舘秀樹;他42名
• 通讯作者: 他42名

Separation of Different Resin Plates Bonded by Solvent Through a Wire Explosion Induced by Pulsed Discharge

• DOI: 10.1109/tdei.2022.3217437
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation
• 影响因子: 3.1
• 作者: Yoshiki Egawa;T. Koita;Soowon Lim;T. Namihira;C. Tokoro

High Voltage Pulsed Discharge for selective separation at the multi-materials interface

用于多材料界面选择性分离的高压脉冲放电

• 发表时间: 2022
• 作者: Chiharu Tokoro