C1-01 動的架橋構造を有するネットワークポリマーを基軸としたサーキュラー素材開発
～ 自己修復機能性材料を活用したCFリサイクル循環システムの社会実装 ～
共同機関
帝人株式会社
研究開発概要
本研究開発では、動的架橋構造を有するネットワークポリマー（自己修復性樹脂）を基軸とした新規サーキュラー素材を開発し、炭素繊維（CF）のリサイクル循環システムの社会実装を目指す。開発樹脂は熱可塑性・熱硬化性の性質を兼ね備え、既存のエポキシ樹脂プリプレグプロセスでそのまま製造可能（設備投資不要）でありながら、低粘度で樹脂含浸が容易である。さらに、特殊な環境下でのみトリガー高速分解する設計により易リサイクル性を実現し、「原材料→プリプレグ→製品→使用済→リサイクル」の完全循環の構築を進める。
進捗・成果
- 低温・低エネルギーでのCF回収・樹脂分解プロセスを実証（PoC完了）
自己修復性樹脂（ジスルフィド系材料）を用いたCFRPについて、溶液法（70℃×2時間）による低温・低エネルギーでの繊維回収技術を確立し、高品質・高生産性のCFリサイクル＆樹脂分解プロセスをPoCとして実証した。回収・分離技術は次のQCPを達成している。- 品質（Q）：低ダメージ・連続繊維での回収（強度保持を確認）
- コスト（C）：低コストプロセス
- 生産性（P）：低エネルギー（低温70℃・常圧・短時間処理）
図1．自己修復性樹脂（ジスルフィド系材料）を用いたCFRP開発 全体像
〔PoC完了：低温・低エネルギー繊維回収技術の確立〕 - 回収CFはリサイクル材として実用可能な強度・品質を達成
回収炭素繊維の単繊維引張強度（試験長 L=10mm）を評価した結果、溶液法（開発）で回収したCFは標準偏差が小さくばらつきが少なく、高強度域の強度を保持しており、リサイクル材として実用可能な品質を達成した（回収CFのワイブル強度分布、n=50）。
図2．回収CFのワイブル強度分布 (n=50)
（参考）回収炭素繊維の単繊維引張強度特性（試験長 L=10mm）。溶液法は標準偏差が最も小さく、高強度域の強度を保持。
- 今後の進め方（4年目・5年目）
MVPレベルは達成しており、今後は技術成熟度を高める段階に移行する。静脈側との連携を強化し、製造業者から排出されるCFRP端材を回収して炭素繊維を取り出し、製品化に向けたプロセス開発を進める。あわせて樹脂・素材・材料開発およびリサイクル製品開発を推進し、ブランド・OEM・リサイクラーとの連携により動・静脈連携をさらに加速する。