東レ、炭素繊維の力学特性・表面品位を維持可能なリサイクル新技術を創出

CFRPは、航空機や風車などの用途で使用されており、廃棄CFRPから取り出したrCFの用途として鉄鋼炉の還元剤としてのケミカルリサイクルが進んでいる。また、廃棄CFRPを高温で熱分解してrCFを回収・再利用するマテリアルリサイクルの技術開発も進んでおり、射出成形用途を中心に市場が拡大している。他方、さらなる用途拡大においては、rCFの熱損傷^※1抑制および樹脂残渣^※2制御ができ、あらゆる廃棄CFRPに適用できる技術が必要と考えられている。

東レは、これまで蓄積してきた有機合成・ポリマー重合の知見を活用し、三次元架橋^※3された難分解な熱硬化性樹脂に対し、従来技術より低温で分解可能な新規分解剤が見出されている。この新規分解剤により、航空機、風車、自動車などさまざまなCFRP廃材の分解が実現された。本技術により得られたrCFの単糸引張強度は、石油由来のバージン炭素繊維に対し95％以上の強度保持率を発現。また、本技術にかかるCO₂排出量は、バージン炭素繊維の製造時と比較し、50%以上の削減が期待されている。

本技術で得たrCFは、従来rCF対比強度が高く、後加工プロセスでの繊維折損が少ない特徴がある。さらに、樹脂残渣が少なく表面品位に優れることから、より幅広い用途への加工が可能。なかでも、短繊維を分散させてシート状に加工する不織布への検討が進められた結果、本技術で得られたrCFは水への分散性が容易に制御でき、均質形態の不織布や、従来にない和紙の風合いを有する不織布の作成に成功した。この和紙調炭素繊維不織布は炭素繊維の機能性（電波遮蔽や熱伝導性など）と和紙の意匠性を兼ね備えた新素材として、幅広い分野への展開が目指されていく。

また、今回開発された和紙調炭素繊維不織布は、2025年10月30日（木）～11月9日（日）にて東京ビッグサイトで開催されているJapan Mobility Showに出展中のマツダのビジョンモデルの内装や外装部品に搭載されている。なお、本技術および炭素繊維不織布の加工技術は、環境省の「脱炭素型循環経済システム構築促進事業(令和6年度、7年度)」により得られたものである。

【注釈】

1. 熱分解処理中に炭素繊維が高温や酸化性雰囲気にさらされることで、物理的・化学的性質が劣化する現象
2. 炭素繊維と樹脂を分離する過程で、炭素繊維の表面に残留する未分解または分解しきれなかった樹脂
3. 高分子鎖同士が化学的または物理的に結合して、立体的なネットワーク構造を形成すること