7343234 ツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法と装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-04

(45)【発行日】2023-09-12

(54)【発明の名称】ツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法と装置

(51)【国際特許分類】

   B26D 3/16 20060101AFI20230905BHJP

   B26D 1/40 20060101ALI20230905BHJP

   D01G 1/04 20060101ALN20230905BHJP

【ＦＩ】

B26D3/16 Z

B26D1/40 502B

B26D1/40 502D

B26D1/40 502M

D01G1/04

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022170695

(22)【出願日】2022-10-25

【審査請求日】2022-10-26

(31)【優先権主張番号】111118929

(32)【優先日】2022-05-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】520160901

【氏名又は名称】國立高雄科技大學

【氏名又は名称原語表記】Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋａｏｈｓｉｕｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．４１５ Ｃｈｉｅｎ－Ｋｕｎｇ Ｒｏａｄ，ＳａｎＭｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｋａｏｈｓｉｕｎｇ，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(74)【代理人】

【識別番号】100167601

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 信之

(74)【代理人】

【識別番号】100201329

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 真二郎

(74)【代理人】

【識別番号】100220917

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 忠大

(72)【発明者】

【氏名】謝宗翰

(72)【発明者】

【氏名】王怡心

(72)【発明者】

【氏名】張庭侑

(72)【発明者】

【氏名】郭柏偉

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開平１－１７４３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２７０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭５３－４２５６（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】特開２０１２－１４４６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１７５０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平４－１３２９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特許第２６１３６２６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】実開昭５７－１４１７８５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２６Ｄ ３／１６

Ｂ２６Ｄ １／４０

Ｄ０１Ｇ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケース及び異方性ツインスクリューを含んで構成されるツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する装置であって、
前記ケースは内部に切断チャンネルが形成され、
前記ケースの外縁には前記切断チャンネルに導通するように連結されている長繊維供給口、中程度の長さの繊維供給口、及び短繊維供給口がそれぞれ設けられ、
前記ケースの末端には前記切断チャンネルに対応して導通するように連結されている排出口が設けられ、
前記異方性ツインスクリューは前記ケースの前記切断チャンネルに内設され、
前記異方性ツインスクリューには内側に向けて同時に回転する２つのスクリューが設置されていることを特徴とする、
ツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する装置。

【請求項2】

前記長繊維供給口から前記排出口までの距離は７５０ｍｍあり、前記中程度の長さの繊維供給口から前記排出口までの距離は５００ｍｍあり、前記短繊維供給口から前記排出口までの距離は７８ｍｍあることを特徴とする請求項１に記載のツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する装置。

【請求項3】

前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの長さは９５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する装置。

【請求項4】

前記ケースの前記排出口に対応する前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの第一端の直径は２２ｍｍであり、間隔は３ｍｍであり、且つ２つの前記スクリューの第二端の直径は１８ｍｍであり、間隔は８ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する装置。

【請求項5】

前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの軸線は前記ケースの前記排出口に対応する第一端から第二端にかけて傾斜しながら漸縮するように配列されていることを特徴とする請求項１または３に記載のツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する装置。

【請求項6】

炭素繊維材料を３００ｍｍ～２００ｍｍの長繊維、２００ｍｍ～１００ｍｍの中程度の長さの繊維、１００ｍｍ～１５ｍｍの短繊維に分ける工程と、
長繊維の前記炭素繊維をケースの長繊維供給口から導通するように連結されている切断チャンネルに入力し、中程度の長さの繊維の前記炭素繊維を前記ケースの中程度の長さの繊維供給口から導通するように連結されている前記切断チャンネルに入力し、短繊維の前記炭素繊維を前記ケースの短繊維供給口から導通するように連結されている前記切断チャンネルに入力する工程と、
前記切断チャンネルに内設されている異方性ツインスクリューの２つのスクリューを内側に向けて同時に回転するように駆動し、回収希望の前記炭素繊維の長さに基づいて２つの前記スクリューの回転速度を調整する工程と、
前記切断チャンネル内に入力した各長さの前記炭素繊維を切断するように２つの前記スクリューを内側に向けて同時に回転し、且つ２つの前記スクリューの回転に従って前記炭素繊維を前記ケースの末端と前記切断チャンネルとに導通するように連結されている排出口の方向に向けて輸送し、切断した後に所定の長さに形成された前記炭素繊維を前記排出口から出力する工程と、を主に含むことを特徴とする、
ツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法。

【請求項7】

前記長繊維供給口から前記排出口までの距離は７５０ｍｍあり、前記中程度の長さの繊維供給口から前記排出口までの距離は５００ｍｍあり、前記短繊維供給口から前記排出口までの距離は７８ｍｍあることを特徴とする請求項６に記載のツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法。

【請求項8】

前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの長さは９５０ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載のツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法。

【請求項9】

前記ケースの前記排出口に対応する前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの第一端の直径は２２ｍｍであり、間隔は３ｍｍであり、且つ２つの前記スクリューの第二端の直径は１８ｍｍであり、間隔は８ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載のツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法。

【請求項10】

前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの軸線は前記ケースの前記排出口に対応する第一端から第二端にかけて傾斜しながら漸縮するように配列されていることを特徴とする請求項６または８に記載のツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法。

【請求項11】

前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューが回転速度を１５０ｒｐｍに制御されている場合、回収される前記炭素繊維の長さが１５ｍｍ～２０ｍｍの間の範囲となることを特徴とする請求項６に記載のツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法。

【請求項12】

前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューが回転速度を３００ｒｐｍに制御されている場合、回収される前記炭素繊維の長さが５ｍｍ～１０ｍｍの間の範囲となることを特徴とする請求項６に記載のツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法と装置に関し、詳しくは、回収した後の異なる各長さの炭素繊維を切断し所定の長さに形成することで、炭素繊維を回収した後の後続の処理への応用を便利にし、全体的に実施し使用することで実用的な効果を更に高める、ツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法と装置に関する。

【背景技術】

【0002】

炭素繊維（Ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ）は強度と係数が高い耐熱性繊維であり、主に炭素原子で構成される。繊維中に含まれる炭素量が９３％～９５％の間の範囲であり、一般的には高温下で熱分解方式で前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）を炭素化して成炭素繊維を形成する。前駆体の材質は主にレーヨン（ｒａｙｏｎ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維、及びピッチ（ｐｉｔｃｈ）等である。炭素繊維を生産するためには、炭素原子を結晶中で結合させる。平行に配列された繊維の長軸が炭素繊維に非常に高い強度－体積比を与え、幾千本もの炭素繊維が集束して１つの繊維束を形成し、単独で使用することも、織物として製織することも可能である。

【0003】

炭素繊維は高硬度、高強度、軽量、高い耐薬品性、耐熱性、及び低い熱膨張等の特性を有し、アルミニウムよりも軽く、鋼よりも高強度であり、比重は鉄の１／４であり、鉄の１０倍の強度がある。前記炭素繊維は織物、フェルト、シート、ベルト、紙、及び他の材料に加工可能であり、且つ通常は強化材として樹脂、金属、セラミック、コンクリート等の他の材料と結合し、複合材料を形成し、航空宇宙工学、土木工学、軍事、レーシングカー、及び他の競技の運動用品に応用されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の炭素繊維は多くの極めて好ましい特性を有し、多くの産業製品に予期する効果を付与するために広く応用されているが、実際の実施と使用において、前記類炭素繊維の製造コストが頗る高く、使用コストも高くなることが判明している。このため、廃棄される炭素繊維製品を回収し再利用することが重要な課題となっている。

【0005】

そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に至った。

【0006】

本発明は、以上の従来技術の課題を解決する為になされたものであり、本発明の目的は、ツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法と装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するための本発明の諸態様は、以下のとおりである。

【0008】

本発明の一実施態様によれば、ツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する装置が提供される。主にケース及び異方性ツインスクリューを含んで構成される。前記ケースは内部に切断チャンネルが形成され、前記ケースの外縁には前記切断チャンネルに導通するように連結されている長繊維供給口、中程度の長さの繊維供給口及び短繊維供給口がそれぞれ設けられ、前記ケースの末端には前記切断チャンネルに対応するように導通するように連結されている排出口が設けられている。前記異方性ツインスクリューは前記ケースの前記切断チャンネルに内設され、前記異方性ツインスクリューには内側に向けて同時に回転する２つのスクリューが設置されている。

【0009】

本発明に係るツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する装置の好適例において、前記長繊維供給口から前記排出口までの距離は７５０ｍｍあり、前記中程度の長さの繊維供給口から前記排出口までの距離は５００ｍｍあり、前記短繊維供給口から前記排出口までの距離は７８ｍｍある。

【0010】

本発明に係るツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する装置の好適例において、前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの長さは９５０ｍｍである。

【0011】

本発明に係るツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する装置の好適例において、前記ケースの前記排出口に対応する前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの第一端の直径は２２ｍｍであり、間隔は３ｍｍであり、且つ２つの前記スクリューの第二端の直径は１８ｍｍであり、間隔は８ｍｍである。

【0012】

本発明に係るツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する装置の好適例において、前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの軸線は前記ケースの前記排出口に対応する第一端から第二端にかけて傾斜しながら漸縮するように配列されている。

【0013】

また、本発明の別の態様は、ツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法である。この方法は、以下の工程を含む。
Ａ．炭素繊維材料を３００ｍｍ～２００ｍｍの長繊維、２００ｍｍ～１００ｍｍの中程度の長さの繊維、１００ｍｍ～１５ｍｍの短繊維に分ける工程。
Ｂ．長繊維の前記炭素繊維をケースの長繊維供給口から導通するように連結されている切断チャンネルに入力し、中程度の長さの繊維の前記炭素繊維を前記ケースの中程度の長さの繊維供給口から導通するように連結されている前記切断チャンネルに入力し、短繊維の前記炭素繊維を前記ケースの短繊維供給口から導通するように連結されている前記切断チャンネルに入力する工程。
Ｃ．前記切断チャンネルに内設されている異方性ツインスクリューの２つのスクリューを内側に向けて同時に回転するように駆動し、回収希望の前記炭素繊維の長さに基づいて２つの前記スクリューの回転速度を調整する工程。
Ｄ．前記切断チャンネル内に入力した各長さの前記炭素繊維を切断するように２つの前記スクリューを内側に向けて同時に回転することで、且つ２つの前記スクリューの回転に従って前記炭素繊維を前記ケースの末端と前記切断チャンネルとに導通するように連結されている排出口の方向に向けて輸送し、切断した後に所定の長さに形成された前記炭素繊維を前記排出口から出力する工程。

【0014】

本発明に係るツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法の好適例において、前記長繊維供給口から前記排出口までの距離は７５０ｍｍあり、前記中程度の長さの繊維供給口から前記排出口までの距離は５００ｍｍあり、前記短繊維供給口から前記排出口までの距離は７８ｍｍある。

【0015】

本発明に係るツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法の好適例において、前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの長さは９５０ｍｍである。

【0016】

本発明に係るツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法の好適例において、前記ケースの前記排出口に対応する前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの第一端の直径は２２ｍｍであり、間隔は３ｍｍであり、且つ２つの前記スクリューの第二端の直径は１８ｍｍであり、間隔は８ｍｍである。

【0017】

本発明に係るツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法の好適例において、前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューの軸線は前記ケースの前記排出口に対応する第一端から第二端にかけて傾斜しながら漸縮するように配列されている。

【0018】

本発明に係るツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法の好適例において、前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューが回転速度を１５０ｒｐｍに制御されている場合、回収される前記炭素繊維の長さが１５ｍｍ～２０ｍｍの間の範囲となる。

【0019】

本発明に係るツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法の好適例において、前記異方性ツインスクリューの２つの前記スクリューが回転速度を３００ｒｐｍに制御されている場合、回収される前記炭素繊維の長さが５ｍｍ～１０ｍｍの間の範囲となる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、回収した後の異なる各長さの炭素繊維を切断して所定の長さに形成し、炭素繊維の回収後の後続の処理への応用を便利にし、全体的に実施し使用することで実用的な効果が更に高まる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係る切断装置を示す外観斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る切断装置の部分を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0023】

まず、図１は本発明の一実施形態に係る切断装置を示す外観斜視図である。図２は本発明の一実施形態に係る切断装置の部分を示す概略構成図である。本発明はケース（１）と異方性ツインスクリュー（２）を含んで構成される。以下、それぞれについて説明する。

【0024】

前記ケース（１）の内部には切断チャンネル（１１）が形成され、前記ケース（１）の外縁には前記切断チャンネル（１１）に導通するように連結されている長繊維供給口（１２）、中程度の長さの繊維供給口（１３）及び短繊維供給口（１４）がそれぞれ設けられ、前記ケース（１）の末端には前記切断チャンネル（１１）に対応するように導通するように連結されている排出口（１５）が設けられている。前記長繊維供給口（１２）から前記排出口（１５）までの距離は７５０ｍｍあり、前記中程度の長さの繊維供給口（１３）から前記排出口（１５）までの距離は５００ｍｍあり、前記短繊維供給口（１４）から前記排出口（１５）までの距離は７８ｍｍある。

【0025】

前記異方性ツインスクリュー（２）は前記ケース（１）の前記切断チャンネル（１１）に内設され、前記異方性ツインスクリュー（２）には内側に向けて同時に回転する２つのスクリュー（２１）が設置されている。２つの前記スクリュー（２１）の長さは９５０ｍｍであり、前記ケース（１）の前記排出口（１５）に対応する２つの前記スクリュー（２１）の第一端の直径は２２ｍｍであり、間隔は３ｍｍである。また、２つの前記スクリュー（２１）の第二端の直径は１８ｍｍであり、間隔は８ｍｍであり、２つの前記スクリュー（２１）の軸線が第一端から第二端にかけて傾斜しながら漸縮するように配列されている。

【0026】

本発明を操作して使用し、回収した炭素繊維材料を３００ｍｍ～２００ｍｍの長繊維、２００ｍｍ～１００ｍｍの中程度の長さの繊維、及び１００ｍｍ～１５ｍｍの短繊維に分ける。３００ｍｍ～２００ｍｍの間の範囲の長さの長繊維の炭素繊維を前記ケース（１）の前記長繊維供給口（１２）から前記切断チャンネル（１１）に入力し、２００ｍｍ～１００ｍｍの間の範囲の長さの中程度の長さの繊維の炭素繊維を前記ケース（１）の前記中程度の長さの繊維供給口（１３）から前記切断チャンネル（１１）に入力し、１００ｍｍ～１５ｍｍの間の範囲の長さの短繊維の炭素繊維を前記ケース（１）の前記短繊維供給口（１４）から前記切断チャンネル（１１）に入力する。
前記異方性ツインスクリュー（２）の２つの前記スクリュー（２１）を内側に向けて同時に回転するように駆動し、回収希望の炭素繊維の長さに基づいて２つの前記スクリュー（２１）の回転速度を調整する。回収希望の炭素繊維の長さが１５ｍｍ～２０ｍｍの間の範囲である場合、２つの前記スクリュー（２１）の回転速度を１５０ｒｐｍに制御し、回収希望の炭素繊維の長さが５ｍｍ～１０ｍｍの間の範囲である場合、２つの前記スクリュー（２１）の回転速度を３００ｒｐｍに制御し、前記切断チャンネル（１１）内に入力した各長さの炭素繊維を切断するように２つの前記スクリュー（２１）を内側に向けて同時に回転し、且つ２つの前記スクリュー（２１）の回転に従って前記炭素繊維を前記排出口（１５）の方向に向けて輸送し、切断した後に所定の長さに形成された炭素繊維を前記排出口（１５）から出力する。

【0027】

上述した本発明の使用と実施の説明から分かるように、本発明は従来の技術手段と比較すると、回収した後の異なる各長さの炭素繊維を切断して所定の長さに形成することで、炭素繊維の回収後の後続の処理への応用を便利にし、全体的に実施し使用することで実用的な効果が更に高まっている。

【0028】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0029】

１ ケース
１１ 切断チャンネル
１２ 長繊維供給口
１３ 中程度の長さの繊維供給口
１４ 短繊維供給口
１５ 排出口
２ 異方性ツインスクリュー
２１ スクリュー

【要約】

【課題】ツインスクリューで炭素繊維リサイクル素材を切断する方法と装置を提供する。
【解決手段】主にケース内部に切断チャンネルが形成され、ケースの外縁には切断チャンネルに導通するように連結されている長繊維供給口、中程度の長さの繊維供給口及び短繊維供給口がそれぞれ設けられ、ケースの末端には切断チャンネルに対応するように導通するように連結されている排出口が設けられ、異方性ツインスクリューはケースの切断チャンネルに内設され、異方性ツインスクリューには内側に向けて同時に回転する２つのスクリューが設置されている。これにより、回収した後の異なる各長さの炭素繊維を切断して所定の長さに形成し、炭素繊維の回収後の後続の処理への応用を便利にし、全体的に実施し使用することで実用的な効果が更に高まる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】