特許 6015859 糸製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6015859

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】糸製造装置

(51)【国際特許分類】

   D02G 3/16 20060101AFI20161013BHJP

   D01F 9/127 20060101ALI20161013BHJP

   D01H 1/115 20060101ALI20161013BHJP

【ＦＩ】

   D02G3/16

   D01F9/127

   D01H1/115 A

【請求項の数】11

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-524994(P2015-524994)

(86)(22)【出願日】2013年7月5日

(86)【国際出願番号】JP2013068535

(87)【国際公開番号】WO2015001668

(87)【国際公開日】20150108

【審査請求日】2015年12月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(72)【発明者】

【氏名】矢野 史章

【審査官】 斎藤 克也

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／０２２１２９（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特公昭６３−０４２００８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１１−１５３３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８１０２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０１Ｂ ３１／００ − ３１／１４

Ｄ０１Ｆ ９／０８ − ９／３２

Ｄ０１Ｈ １／００ − １７／０２

Ｄ０２Ｇ １／００ − ３／４８

Ｄ０２Ｊ １／００ − １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カーボンナノチューブ繊維群を走行させつつ当該カーボンナノチューブ繊維群からカーボンナノチューブ糸を製造する糸製造装置であって、
走行する前記カーボンナノチューブ繊維群を凝集させる糸製造部を備え、
前記糸製造部は、
前記カーボンナノチューブ繊維群が挿通されるノズル本体部と、
前記ノズル本体部に設けられ、前記カーボンナノチューブ繊維群の走行方向に直交する方向に圧縮空気により第１旋回流を発生させる第１ノズル部と、
前記ノズル本体部に設けられ、前記カーボンナノチューブ繊維群の走行方向に直交する方向で且つ前記第１旋回流とは逆方向に圧縮空気により第２旋回流を発生させる第２ノズル部と、を有し、
前記第１ノズル部と前記第２ノズル部とは、前記ノズル本体部において、前記カーボンナノチューブ繊維群の走行方向において異なる位置に設けられており、
前記第１ノズル部及び前記第２ノズル部の少なくとも一方に、架橋剤溶液を供給する架橋剤溶液供給機構を備えることを特徴とする糸製造装置。

【請求項2】

前記第１ノズル部は、前記カーボンナノチューブ繊維群の走行方向において、前記第２ノズル部の上流側に設けられており、
前記第１旋回流を形成するための圧縮空気の圧力は、前記第２旋回流を形成するための圧縮空気の圧力よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の糸製造装置。

【請求項3】

前記第１ノズル部において発生する前記第１旋回流は、主として前記カーボンナノチューブ繊維群の外層の一部を巻き付け、
前記第２ノズル部において発生する前記第２旋回流は、主として前記カーボンナノチューブ繊維群に仮撚りを施して凝集させることを特徴とする請求項１又は２記載の糸製造装置。

【請求項4】

前記ノズル本体部には、前記第１ノズル部と前記第２ノズル部との間に、空気逃し部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の糸製造装置。

【請求項5】

前記空気逃し部は、前記ノズル本体部の一部を切り欠いた切欠き部であることを特徴とする請求項４記載の糸製造装置。

【請求項6】

前記架橋剤溶液を化学反応させるための架橋促進照射装置を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の糸製造装置。

【請求項7】

カーボンナノチューブ繊維群を走行させつつ当該カーボンナノチューブ繊維群からカーボンナノチューブ糸を製造する糸製造装置であって、
走行する前記カーボンナノチューブ繊維群を凝集させる糸製造部を備え、
前記糸製造部は、
前記カーボンナノチューブ繊維群が挿通されるノズル本体部と、
前記ノズル本体部に設けられ、前記カーボンナノチューブ繊維群の走行方向に直交する方向に圧縮空気により第１旋回流を発生させる第１ノズル部と、
前記ノズル本体部に設けられ、前記カーボンナノチューブ繊維群の走行方向に直交する方向で且つ前記第１旋回流とは逆方向に圧縮空気により第２旋回流を発生させる第２ノズル部と、を有し、
前記第１ノズル部と前記第２ノズル部とは、前記ノズル本体部において、前記カーボンナノチューブ繊維群の走行方向において異なる位置に設けられており、
前記第１ノズル部及び前記第２ノズル部の少なくとも一方に、凝集液を供給する凝集液供給機構を備えることを特徴とする糸製造装置。

【請求項8】

前記第１ノズル部は、前記カーボンナノチューブ繊維群の走行方向において、前記第２ノズル部の上流側に設けられており、
前記第１旋回流を形成するための圧縮空気の圧力は、前記第２旋回流を形成するための圧縮空気の圧力よりも小さいことを特徴とする請求項７記載の糸製造装置。

【請求項9】

前記第１ノズル部において発生する前記第１旋回流は、主として前記カーボンナノチューブ繊維群の外層の一部を巻き付け、
前記第２ノズル部において発生する前記第２旋回流は、主として前記カーボンナノチューブ繊維群に仮撚りを施して凝集させることを特徴とする請求項７又は８記載の糸製造装置。

【請求項10】

前記ノズル本体部には、前記第１ノズル部と前記第２ノズル部との間に、空気逃し部が設けられていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項記載の糸製造装置。

【請求項11】

前記空気逃し部は、前記ノズル本体部の一部を切り欠いた切欠き部であることを特徴とする請求項１０記載の糸製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カーボンナノチューブ糸を製造する糸製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のカーボンナノチューブ糸の糸製造装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の糸製造装置では、カーボンナノチューブ繊維群の走行方向の上流側に設けられたスピンゾーンによりカーボンナノチューブ繊維群に対して一方向に撚りを施すと共に、上記スピンゾーンの下流側に設けられた他のスピンゾーンにより一方向とは逆方向の他方向に撚りを施している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２００８／２２１２９号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

カーボンナノチューブ繊維群からカーボンナノチューブ糸を製造する糸製造装置では、より高速にカーボンナノチューブ糸を製造することが求められている。

【0005】

本発明は、カーボンナノチューブ糸製造の高速化を図ることができる糸製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面に係る糸製造装置は、カーボンナノチューブ繊維群を走行させつつ当該カーボンナノチューブ繊維群からカーボンナノチューブ糸を製造する糸製造装置であって、走行するカーボンナノチューブ繊維群を凝集させる糸製造部を備え、糸製造部は、カーボンナノチューブ繊維群が挿通されるノズル本体部と、ノズル本体部に設けられ、カーボンナノチューブ繊維群の走行方向に直交する方向に圧縮空気により第１旋回流を発生させる第１ノズル部と、ノズル本体部に設けられ、カーボンナノチューブ繊維群の走行方向に直交する方向で且つ第１旋回流とは逆方向に圧縮空気により第２旋回流を発生させる第２ノズル部と、を有し、第１ノズル部と第２ノズル部とは、ノズル本体部において、カーボンナノチューブ繊維群の走行方向において異なる位置に設けられていることを特徴とする。なお、上記の直交する方向の旋回流には、カーボンナノチューブ繊維群の走行方向に直交する方向の旋回成分を含む旋回流が含まれる。つまり、カーボンナノチューブ繊維群の走行方向に向かって圧縮空気を発生させた場合でも、カーボンナノチューブ繊維群の走行方向に直交する方向の旋回成分が含まれている場合には、本発明の旋回流に含まれる。

【0007】

この糸製造装置では、旋回流によりカーボンナノチューブ繊維群に撚りを施すため、カーボンナノチューブ繊維群を凝集させたカーボンナノチューブ糸を高速で製造することができる。このとき、糸製造装置では、第１ノズル部により第１旋回流を発生させており、第２ノズル部により第１旋回流と逆方向の第２旋回流を発生させている。そのため、糸製造装置では、カーボンナノチューブ繊維群に仮撚りを施して高速で凝集させることができる。また、糸製造装置では、圧縮空気により旋回流を発生させてカーボンナノチューブ繊維群に撚りを施す構造であるため、圧縮空気の量を調整することにより、撚り具合を容易に調整することができる。また、糸製造装置では、第１ノズル部と第２ノズル部とは、それぞれノズル本体部に設けられてユニット化されており、カーボンナノチューブ繊維群の走行方向において異なる位置に設けられている。これにより、糸製造装置では、カーボンナノチューブ繊維群を容易に第１ノズル部及び第２ノズル部に通すことができる。

【0008】

一実施形態においては、第１ノズル部は、カーボンナノチューブ繊維群の走行方向において、第２ノズル部の上流側に設けられており、第１旋回流を形成するための圧縮空気の圧力は、第２旋回流を形成するための圧縮空気の圧力よりも小さくてもよい。このように、第１ノズル部を第２ノズル部の上流側に設けた構成において、第１旋回流を形成する圧縮空気の圧力を小さくする、すなわち第２旋回流を形成する圧縮空気の圧力を大きくすることにより、カーボンナノチューブ繊維群に仮撚りを良好に施して凝集させることができる。

【0009】

一実施形態においては、第１ノズル部において発生する第１旋回流は、主としてカーボンナノチューブ繊維群の外層の一部を巻き付け、第２ノズル部において発生する第２旋回流は、主としてカーボンナノチューブ繊維群に仮撚りを施してして凝集させてもよい。これにより、糸製造装置では、カーボンナノチューブ繊維群に仮撚りを良好に施して凝集させることができる。

【0010】

一実施形態においては、ノズル本体部には、第１ノズル部と第２ノズル部との間に、空気逃し部が設けられていてもよい。これにより、糸製造装置では、第１ノズル部における第１旋回流と第２ノズル部における第２旋回流とが干渉することを抑制できる。これにより、各ノズル部における旋回流に乱れが生じることを抑制でき、カーボンナノチューブ糸の品質の信頼性の低下を抑制できる。

【0011】

一実施形態においては、空気逃し部は、ノズル本体部の一部を切り欠いた切欠き部であってもよい。これにより、糸製造装置では、切欠き部以外のノズル本体部により、カーボンナノチューブ繊維群が飛散することを抑制できる。

【0012】

一実施形態においては、第１ノズル部及び第２ノズル部の少なくとも一方に、架橋剤溶液を供給する架橋剤溶液供給機構を備えていてもよい。これにより、糸製造装置では、旋回流によって架橋剤溶液をカーボンナノチューブ繊維群に効果的に付着させることができる。したがって、糸製造装置では、カーボンナノチューブ繊維群を架橋剤溶液により架橋させることができる。その結果、糸製造装置では、良好なカーボンナノチューブ糸を製造することができる。特に、第１ノズル部に架橋剤溶液を供給すると、下流側の第２ノズル部の第２旋回流により溶媒を効率良く気化させることができる。

【0013】

一実施形態においては、架橋剤溶液を化学反応させるための架橋促進照射装置を備えていてもよい。これにより、糸製造装置では、カーボンナノチューブ繊維群をより効果的に架橋させることができる。

【0014】

一実施形態においては、第１ノズル部及び第２ノズル部の少なくとも一方に、凝集液を供給する凝集液供給機構を備えていてもよい。これにより、糸製造装置では、仮撚りされたカーボンナノチューブ繊維群を効率的に凝集させることができる。これにより、糸製造装置では、第１旋回流によって凝集液をカーボンナノチューブ繊維群に効果的に付着させることができる。したがって、糸製造装置では、良好なカーボンナノチューブ糸を製造することができる。特に、第１ノズル部に凝集液を供給すると、下流側の第２ノズル部の第２旋回流により凝集液を効率良く気化させることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、カーボンナノチューブ糸製造の高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、第１実施形態に係る糸製造装置を示す図である。

【図2】図２は、図１に示す糸製造装置の一部を示す斜視図である。

【図3】図３は、糸製造部を示す図である。

【図4】図４は、図３に示す糸製造部の分解図である。

【図5】図５は、糸製造部におけるエアーの流れを示す図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係る糸製造装置を示す図である。

【図7】図７は、第３実施形態に係る糸製造装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0018】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る糸製造装置を示す図である。図２は、図１に示す糸製造装置の一部を示す斜視図である。各図に示されるように、糸製造装置１は、カーボンナノチューブ繊維群（以下、「ＣＮＴ繊維群」という）Ｆを走行させつつ当該ＣＮＴ繊維群Ｆからカーボンナノチューブ糸（以下、「ＣＮＴ糸」という）Ｙを製造する装置である。

【0019】

糸製造装置１は、基板支持部３と、糸製造部５と、ニップローラー７ａ，７ｂと、巻取装置９と、を備えている。基板支持部３、糸製造部５、ニップローラー７ａ，７ｂ及び巻取装置９は、この順序で所定線上に配置されており、ＣＮＴ繊維群Ｆは、基板支持部３から巻取装置９に向かって走行させられる。なお、ＣＮＴ繊維群Ｆは、カーボンナノチューブからなる繊維が複数集合したものである。ＣＮＴ糸Ｙは、ＣＮＴ繊維群Ｆに仮撚りが掛けられて凝集したものである。

【0020】

基板支持部３は、ＣＮＴ繊維群Ｆが引き出されるカーボンナノチューブ形成基板（以下、「ＣＮＴ形成基板」という）Ｓを保持した状態で支持する。ＣＮＴ形成基板Ｓは、カーボンナノチューブフォレスト（carbon nanotube forest）、或いは、カーボンナノチューブの垂直配向構造体等と称されるものであり、化学気相成長法等によって基板Ｂ上に高密度且つ高配向にカーボンナノチューブ（例えば、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等）が形成されたものである。基板Ｂとしては、例えば、プラスチック基板、ガラス基板、シリコン基板、金属基板等が用いられる。なお、ＣＮＴ糸Ｙの製造開始時、ＣＮＴ形成基板Ｓの交換時等には、マイクロドリルと称される治具によって、ＣＮＴ形成基板ＳからＣＮＴ繊維群Ｆを引き出すことができる。

【0021】

糸製造部５は、圧縮空気（エアー）の旋回流によってＣＮＴ繊維群Ｆに仮撚りを施して凝集させる。図３は、糸製造部を示す図である。図４は、図３に示す糸製造部の分解図である。図３及び図４では、ノズル本体部１０を断面で示している。図３及び図４に示されるように、糸製造部５は、ノズル本体部１０と、第１ノズル部２０と、第２ノズル部３０と、を備えている。第１ノズル部２０及び第２ノズル部３０は、ノズル本体部１０に設けられており、ノズル本体部１０、第１ノズル部２０及び第２ノズル部３０は、ユニット化されている。

【0022】

ノズル本体部１０は、ＣＮＴ繊維群Ｆを挿通させると共に、第１ノズル部２０及び第２ノズル部３０を保持するハウジングである。ノズル本体部１０は、例えば真鍮等の材料により形成されている。ノズル本体部１０は、ＣＮＴ繊維群Ｆを挿通させると共にノズル本体部１０にＣＮＴ繊維群Ｆを導入する導入口１１と、第１ノズル部２０を収容する第１収容部１２と、第２ノズル部３０を収容する第２収容部１３と、ＣＮＴ繊維群Ｆを挿通させると共にノズル本体部１０からＣＮＴ繊維群Ｆを導出する導出口１４と、を有している。第１収容部１２及び第２収容部１３は、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向に沿って配置されている。

【0023】

第１収容部１２は、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向において一端側（糸製造部５が図１に示されるように配置されたときに、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向の上流側となる位置）に設けられている。第２収容部１３は、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向において他端側（糸製造部５が図１に示されるように配置されたときに、第１収容部１２の下流側となる位置）に設けられている。

【0024】

第１収容部１２と第２収容部１３との間には、空気逃し部１５が設けられている。空気逃し部１５は、第１ノズル部２０において発生した第１旋回流ＳＦ１を逃す部分である。空気逃し部１５は、ノズル本体部１０の一部を切り欠いた切欠き部とされている。空気逃し部１５は、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行路を含んで設けられている。第１収容部１２と第２収容部１３との間のＣＮＴ繊維群Ｆの走行路は、空気逃し部１５により開放されている一方、ノズル本体部１０により一部が囲われている。

【0025】

ノズル本体部１０には、第１流路部１６と、第２流路部１７と、が設けられている。第１流路部１６は、第１収容部１２に連通しており、第１ノズル部２０に圧縮空気を供給する流路である。第２流路部１７は、第２収容部１３に連通しており、第２ノズル部３０に圧縮空気を供給する流路である。なお、本実施形態では、ノズル本体部１０が複数（ここでは３個）の部品により構成されているが、ノズル本体部１０は一体成型品であってもよい。

【0026】

第１ノズル部２０は、第１旋回流ＳＦ１を発生させてＣＮＴ繊維群Ｆにバルーンを形成し、ＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを施す。第１ノズル部２０は、例えばセラミックスにより形成されている。第１ノズル部２０は、ノズル本体部１０の第１収容部１２に配置されている。第１ノズル部２０は、ＣＮＴ繊維群Ｆを挿通させる共に、第１旋回流ＳＦ１を発生させる空間を画成する筒状部２２を有している。筒状部２２は、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向に沿って設けられている。

【0027】

第１ノズル部２０には、図５に示されるように、ノズル本体部１０に設けられた第１流路部１６を介して、図示しないエアー供給源から圧縮空気が供給される。第１ノズル部２０では、図２に示されるように、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向に直交する方向、例えば走行方向を軸として半時計回りの方向に第１旋回流ＳＦ１が発生する。第１旋回流ＳＦ１は、筒状部２２の内壁に沿って発生する。第１旋回流ＳＦ１は、主として、ＣＮＴ繊維群Ｆの外側の繊維群（外層の一部）を内側の繊維群に巻き付ける。第１旋回流ＳＦ１を形成する圧縮空気の圧力（静圧）は、例えば０．２５ＭＰａ程度である。

【0028】

第２ノズル部３０は、第２旋回流ＳＦ２を発生させてＣＮＴ繊維群Ｆにバルーンを形成し、ＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを施す。第２ノズル部３０は、例えばセラミックにより形成されている。第２ノズル部３０は、ノズル本体部１０の第２収容部１３に配置されている。第２ノズル部３０には、ＣＮＴ繊維群Ｆを挿通させると共に、第２旋回流ＳＦ２を発生される空間を画成する筒状部３２を有している。筒状部３２は、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向に沿って設けられている。

【0029】

第２ノズル部３０には、図５に示されるように、ノズル本体部１０に設けられた第２流路部１７を介して、図示しないエアー供給源から圧縮空気が供給される。第２ノズル部３０では、図２に示されるように、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向に直交する方向で第１旋回流ＳＦ１とは逆方向、例えば走行方向を軸として時計回りの方向に第２旋回流ＳＦ２が発生する。すなわち、第２旋回流ＳＦ２の方向は、第１旋回流ＳＦ１の方向と逆方向とされている。第２旋回流ＳＦ２は、筒状部３２の内壁に沿って発生する。第２旋回流ＳＦ２は、主として、ＣＮＴ繊維群Ｆの芯部（内側の繊維群）に対して、第１旋回流ＳＦ１とは逆方向の撚りを施す。第２旋回流ＳＦ２を形成する圧縮空気の圧力（静圧）は、例えば０．４〜０．６ＭＰａ程度である。すなわち、第２旋回流ＳＦ２を形成する圧縮空気の圧力は、第１旋回流ＳＦ１を形成する圧縮空気の圧力よりも大きい。言い換えれば、第１旋回流ＳＦ１を形成する圧縮空気の圧力は、第２旋回流ＳＦ２を形成する圧縮空気の圧力よりも小さい。

【0030】

ニップローラー７ａ，７ｂは、糸製造部５により仮撚りされて凝集されたＣＮＴ糸Ｙを搬送する。ニップローラー７ａ，７ｂは、ＣＮＴ糸Ｙを挟む位置に一対配置されている。ニップローラー７ａ，７ｂは、糸製造部５から伝播するＣＮＴ繊維群Ｆの撚り（バルーン）を止める。糸製造部５により仮撚りされたＣＮＴ繊維群Ｆは、ニップローラー７ａ，７ｂを通過することにより更に凝集され、最終的な製造物であるＣＮＴ糸Ｙとされる。

【0031】

巻取装置９は、糸製造部５によって仮撚りされてニップローラー７ａ，７ｂを通過したＣＮＴ糸Ｙをボビンに巻き取る。

【0032】

続いて、糸製造部５におけるＣＮＴ繊維群Ｆの仮撚りの動作について説明する。最初に、ＣＮＴ形成基板Ｓから引き出されたＣＮＴ繊維群Ｆは、糸製造部５の第２ノズル部３０の第２旋回流ＳＦ２により撚りが開始される。第２旋回流ＳＦ２により撚りが施されて凝集したＣＮＴ繊維群Ｆは、第１ノズル部２０の第１旋回流ＳＦ１により撚りが戻される。また、第１ノズル部２０の第１旋回流ＳＦ１により、第２旋回流ＳＦ２により凝集されなかったＣＮＴ繊維群Ｆの一部（外面の部分）が凝集した表面に巻き付けられる。これにより、糸製造部５によりＣＮＴ繊維群Ｆを凝集させる。糸製造装置１では、例えば数十ｍ／ｍｉｎでＣＮＴ糸Ｙが製造される。

【0033】

以上説明したように、本実施形態に係る糸製造装置１では、圧縮空気の旋回流によりＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを施すため、ＣＮＴ繊維群からＣＮＴ糸Ｙを高速で製造することができる。このとき、糸製造装置１では、第１ノズル部２０により第１旋回流ＳＦ１を発生させており、第２ノズル部３０により第１旋回流ＳＦ１と逆方向の第２旋回流ＳＦ２を発生させている。そのため、糸製造装置１では、ＣＮＴ繊維群Ｆに安定した仮撚りを高速で施すことができる。

【0034】

糸製造装置１では、圧縮空気により旋回流を発生させてＣＮＴ繊維群Ｆに仮撚りを施すため、圧縮空気の量を調整することにより、撚り具合を容易に調整することができる。また、糸製造装置１では、第１ノズル部２０と第２ノズル部３０とは、それぞれノズル本体部１０に設けられてユニット化されており、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向において異なる位置に配置されている。これにより、糸製造装置１では、ＣＮＴ繊維群Ｆを容易に第１ノズル部２０及び第２ノズル部３０に通すことができる。

【0035】

本実施形態では、第１ノズル部２０は、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向において、第２ノズル部３０の上流側に配置されている。このような構成において、第１旋回流ＳＦ１を形成する圧縮空気の圧力は、第２旋回流ＳＦ２を形成する圧縮空気の圧力よりも小さい。これにより、糸製造装置１では、第１ノズル部２０において発生する第１旋回流ＳＦ１は、主としてＣＮＴ繊維群Ｆの外側の毛羽を巻き付け、第２ノズル部３０において発生する第２旋回流ＳＦ２は、主としてＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを施す。したがって、糸製造装置１では、ＣＮＴ繊維群Ｆに良好に仮撚りを施すことができる。

【0036】

本実施形態では、ノズル本体部１０には、第１ノズル部２０と第２ノズル部３０との間に、空気逃し部１５が設けられている。空気逃し部１５は、ノズル本体部１０の一部を切り欠いた切欠き部である。これにより、糸製造部５では、第１ノズル部２０における第１旋回流ＳＦ１と第２ノズル部３０における第２旋回流ＳＦ２とが干渉することを抑制できる。したがって、糸製造部５では、各ノズル部２０，３０における旋回流ＳＦ１，ＳＦ２に乱れが生じることを抑制でき、ＣＮＴ糸Ｙの品質の信頼性の低下を抑制できる。また、糸製造部５では、空気逃し部１５以外のノズル本体部１０により、ＣＮＴ繊維群Ｆが飛散することを抑制できる。

【0037】

［第２実施形態］
続いて、第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係る糸製造装置を示す図である。図６に示されるように、糸製造装置１Ａは、基板支持部３と、糸製造部５と、ニップローラー７ａ，７ｂと、巻取装置９と、を備えており、架橋剤溶液供給機構４０と、架橋促進照射装置であるＵＶ照射部４２と、を更に備えている。

【0038】

架橋剤溶液供給機構４０は、糸製造部５に架橋剤溶液を供給する。架橋剤溶液供給機構４０は、例えば、第１ノズル部２０に架橋剤溶液を供給する。架橋剤溶液供給機構４０により供給された架橋剤溶液は、第１ノズル部２０において圧縮空気と共に噴射され、第１旋回流ＳＦ１に添加されてＣＮＴ繊維群Ｆに付着する。架橋剤としては、カーボンナノチューブの分子間の架橋構造を作るものであればよい。架橋剤溶液は、揮発性を有する溶媒（例えばエタノール、アセトン等）に架橋剤が溶かされたものである。

【0039】

ＵＶ照射部４２は、ＣＮＴ糸ＹにＵＶ（ultraviolet：紫外線）を照射する。ＵＶ照射部４２は、ニップローラー７ａ，７ｂと巻取装置９との間に配置され、ニップローラー７ａ，７ｂを通過したＣＮＴ糸ＹにＵＶを照射する。ＵＶ照射部４２は、架橋剤溶液が付着したＣＮＴ糸ＹにＵＶを照射することで、ＣＮＴ糸Ｙの架橋を促進させる。

【0040】

以上説明したように、本実施形態に係る糸製造装置１Ａでは、糸製造部５の第１ノズル部２０に架橋剤溶液供給機構４０により架橋剤溶液を供給している。これにより、糸製造装置１Ａでは、ＣＮＴ繊維群Ｆに架橋剤溶液を第１旋回流ＳＦ１により付着させることができる。したがって、糸製造装置１Ａでは、ＣＮＴ繊維群Ｆを架橋させることができる。また、糸製造装置１Ａでは、架橋剤溶液供給機構４０により架橋剤溶液をＣＮＴ繊維群Ｆに付着させた後、ＵＶ照射部４２によりＣＮＴ糸ＹにＵＶを照射している。そのため、糸製造装置１Ａでは、ＣＮＴ糸Ｙの架橋を促進させることができる。

【0041】

なお、上記実施形態では、架橋促進照射装置としてＵＶを照射するＵＶ照射部４２を一例に説明したが、架橋促進照射装置としては、例えば電子線を照射する電子線照射部を採用してもよい。照射部は、架橋剤（架橋剤溶液）に化学反応を生じさせるものであればよい。

【0042】

また、上記実施形態では、架橋剤溶液供給機構４０が第１ノズル部２０に架橋剤溶液を供給する形態を一例に説明したが、架橋剤溶液供給機構４０は第２ノズル部３０に架橋剤溶液を供給してもよい。或いは、架橋剤溶液供給機構４０は、第１ノズル部２０及び第２ノズル部３０に架橋剤溶液を供給してもよい。第１ノズル部２０に供給する場合には、下流側の第２ノズル部３０の第２旋回流ＳＦ２により溶媒を効率良く気化させることができる。

【0043】

［第３実施形態］
続いて、第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態に係る糸製造装置を示す図である。図７に示されるように、糸製造装置１Ｂは、基板支持部３と、糸製造部５と、ニップローラー７ａ，７ｂと、巻取装置９と、を備えており、凝集液供給機構４４を更に備えている。

【0044】

凝集液供給機構４４は、糸製造部５に凝集液を供給する。凝集液供給機構４４は、例えば、第１ノズル部２０に凝集液を供給する。凝集液供給機構４４により供給された凝集液は、第１ノズル部２０において圧縮空気と共に噴射され、第１旋回流ＳＦ１に添加されてＣＮＴ繊維群Ｆに付着する。凝集液としては、カーボンナノチューブの分子間の凝集構造を作るものであればよい。凝集液は、揮発性を有する有機化合物（例えばエタノール、アセトン、フロン類、トルエン、ジクロロメタン等）である。

【0045】

以上説明したように、本実施形態に係る糸製造装置１Ｂでは、糸製造部５の第１ノズル部２０に凝集液供給機構４４により凝集液を供給している。これにより、糸製造装置１Ｂでは、ＣＮＴ繊維群Ｆに凝集液を第１旋回流ＳＦ１により付着させることができる。したがって、糸製造装置１Ｂでは、ＣＮＴ繊維群Ｆを良好に凝集させることができる。

【0046】

上記実施形態では、凝集液供給機構４４が第１ノズル部２０に凝集液を供給する形態を一例に説明したが、凝集液供給機構４４は第２ノズル部３０に凝集液を供給してもよい。或いは、凝集液供給機構４４は、第１ノズル部２０及び第２ノズル部３０に凝集液を供給してもよい。第１ノズル部２０に供給する場合には、下流側の第２ノズル部３０の第２旋回流ＳＦ２により凝集液を効率良く気化させることができる。

【0047】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ＣＮＴ繊維群Ｆの供給源として、ＣＮＴ形成基板Ｓに替えて、カーボンナノチューブを連続的に合成してＣＮＴ繊維群Ｆを供給する浮遊触媒装置等を用いてもよい。

【0048】

上記実施形態では、第１旋回流ＳＦ１を形成する圧縮空気の圧力を第２旋回流ＳＦ２を形成する圧縮空気の圧力よりも小さくする形態を一例に説明したが、第１及び第２旋回流ＳＦ２を形成する圧縮空気の圧力は、同じであってもよい。或いは、第２旋回流ＳＦ２を形成する圧縮空気の圧力を第１旋回流ＳＦ１を形成する圧縮空気の圧より小さくしてもよい。

【0049】

上記実施形態では、ノズル本体部１０に第１ノズル部２０及び第２ノズル部３０が配置さている構成を一例に説明したが、ノズル本体部１０に形成される空間をそれぞれ第１ノズル部及び第２ノズル部としてもよい。すなわち、ノズル本体部１０において、第１ノズル部２０及び第２ノズル部３０に相当する構成が一体に形成されていてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本発明によれば、カーボンナノチューブ糸製造の高速化を図ることができる糸製造装置を提供することが可能となる。

【符号の説明】

【0051】

１，１Ａ，１Ｂ…糸製造装置、５…糸製造部、１０…ノズル本体部、１５…空気逃し部、２０…第１ノズル部、３０…第２ノズル部、４０…架橋剤溶液供給機構、４２…ＵＶ照射部、４４…凝集液供給機構、Ｆ…ＣＮＴ繊維群（カーボンナノチューブ繊維群）、ＳＦ１…第１旋回流、ＳＦ２…第２旋回流、Ｙ…ＣＮＴ糸（カーボンナノチューブ糸）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】