電気インピーダンス法を併用したCFRPのバイポーラ型電気分離メカニズムの解明

炭素繊維強化プラスチック（CFRP）のリサイクル法として，電気処理法は炭素繊維（CF）の熱損傷を抑制しながら樹脂を分離できるため，長繊維のCF回収が期待できる手法である．しかし電気処理法によるCFと樹脂の分離現象は，科学的かつ定量的に明らかにされていないため，処理の優位点が示されていない．本研究では，電気処理によって「どのようにCFと樹脂は分離されるのか？」の命題に対して，バイポーラ電解槽による分離メカニズムを電気インピーダンスによるモニタリングを併用して実験的および理論的な観点から体系的に解明する．該当年度では，エポキシ樹脂を母材とした一方向CFRP積層板を対象として，高電圧下でのバイポーラ電解槽による電気処理データベースの構築を中心に実施した．その概要を以下に示す．１．繊維方向に対して平行および垂直方向に対して電圧を印加した場合，電気処理中の電流値は，垂直方向と比較して平行方向のほうが高い値を示した．これは，導体であるCFの方向に依存するためである．２．繊維方向に対して平行および垂直方向に対してそれぞれ電気処理を行い，分離率（＝重量減少率/電気量）に及ぼす繊維方向の影響を調査した．その結果，分離率は繊維方向に依存しないことが明らかとなった．すなわち分離メカニズムは繊維方向に依存しない．３．電気処理後のCFRP積層板の状態は，処理時間の増加に伴い，電極が陰極側となる箇所は，陽極となる箇所と比較して，繊維間に多くのき裂が発生することが確認された．このことはバイポーラ陽極側が分離しやすいことを示している．また，長時間処理したCFRP積層板のSEM観察より，繊維破断が観察された．したがって，高電圧下での長時間処理は，繊維に損傷を与える．

炭素繊維強化プラスチック（CFRP）のリサイクル法として，電気処理法は炭素繊維（CF）の熱損傷を抑制しながら樹脂を分離できるため，長繊維のCF回収が期待できる手法である．しかし電気処理法によるCFと樹脂の分離現象は，科学的かつ定量的に明らかにされていないため，処理の優位点が示されていない．本研究では，電気処理によって「どのようにCFと樹脂は分離されるのか？」の命題に対して，バイポーラ電解槽による分離メカニズムを電気インピーダンスによるモニタリングを併用して実験的および理論的な観点から体系的に解明する．該当年度では，エポキシ樹脂を母材とした一方向CFRP積層板を対象として，高電圧下でのバイポーラ電解槽による電気処理データベースの構築を中心に実施した．その概要を以下に示す．１．繊維方向に対して平行および垂直方向に対して電圧を印加した場合，電気処理中の電流値は，垂直方向と比較して平行方向のほうが高い値を示した．これは，導体であるCFの方向に依存するためである．２．繊維方向に対して平行および垂直方向に対してそれぞれ電気処理を行い，分離率（＝重量減少率/電気量）に及ぼす繊維方向の影響を調査した．その結果，分離率は繊維方向に依存しないことが明らかとなった．すなわち分離メカニズムは繊維方向に依存しない．３．電気処理後のCFRP積層板の状態は，処理時間の増加に伴い，電極が陰極側となる箇所は，陽極となる箇所と比較して，繊維間に多くのき裂が発生することが確認された．このことはバイポーラ陽極側が分離しやすいことを示している．また，長時間処理したCFRP積層板のSEM観察より，繊維破断が観察された．したがって，高電圧下での長時間処理は，繊維に損傷を与える．