特許 6852144 カーボンナノチューブ線の製造方法

(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】6852144

(24)【登録日】2021年3月12日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】カーボンナノチューブ線の製造方法

(51)【国際特許分類】

   D02G 3/16 20060101AFI20210322BHJP

   C01B 32/168 20170101ALI20210322BHJP

   D02G 3/26 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   D02G3/16

   C01B32/168

   D02G3/26

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-238936(P2019-238936)

(22)【出願日】2019年12月27日

【審査請求日】2020年10月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000110147

【氏名又は名称】トクセン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】太田 栄次

(72)【発明者】

【氏名】大上 寛之

【審査官】 斎藤 克也

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／０８０５２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２０８７４２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０１Ｂ ３２／００ − ３２／３９

Ｄ０１Ｆ ９／０８ − ９／３２

Ｄ０２Ｇ １／００ − ３／４８

Ｄ０２Ｊ １／００ − １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（１）多数のカーボンナノチューブを含むウェブを得る工程、
（２）上記カーボンナノチューブに第一擦動具及びこの第一擦動具よりも下流に位置する第二擦動具を当接させる工程、
及び
（３）上記第一擦動具を上記ウェブの延在方向に対して傾斜する方向に往復移動させ、同時に上記第二擦動具を第一擦動具の移動方向とは逆方向の移動となるように往復移動させて、上記カーボンナノチューブを集束させる工程
を含む、カーボンナノチューブ線の製造方法。

【請求項2】

上記工程（２）において、上記ウェブが上記第一擦動具及び上記第二擦動具に当接する請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

上記工程（２）及び（３）において、その材質が、天然ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム若しくはウレタンゴムを基材とするゴム組成物；ウレタン樹脂若しくはフッ素樹脂を基材とする樹脂組成物；セラミックス又は金属である上記第一擦動具及び上記第二擦動具が用いられる、請求項１又は２に記載の製造方法。

【請求項4】

多数のカーボンナノチューブを含むウェブ、又はこのウェブから得られた束に、当接する第一擦動具、
上記第一擦動具よりも下流に位置しており、上記ウェブ又は上記束に当接する第二擦動具、
及び
上記第一擦動具を上記ウェブの延在方向に対して傾斜する方向に往復移動させ、同時に上記第二擦動具を第一擦動具の移動方向とは逆方向の移動となるように往復移動させうる駆動機構
を有する、カーボンナノチューブ線のための製造装置。

【請求項5】

上記第一擦動具及び上記第二擦動具の材質が、天然ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム若しくはウレタンゴムを基材とするゴム組成物；ウレタン樹脂若しくはフッ素樹脂を基材とする樹脂組成物；セラミックス又は金属である請求項４に記載の製造装置。

【請求項6】

多数のカーボンナノチューブを含んでおり、
撚り方向がＳ方向である複数の右撚り部と、撚り方向がＺ方向である複数の左撚り部とを有しており、
上記右撚り部と上記左撚り部とが交互に並ぶ撚り線。

【請求項7】

上記右撚り部と上記左撚り部との間に中間部を有しており、
上記中間部においてカーボンナノチューブが撚られていない請求項６に記載の撚り線。

【請求項8】

上記カーボンナノチューブが、上記第一擦動具のトップの近傍に当接し、かつ上記第二擦動具のボトムの近傍に当接する請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。

【請求項9】

上記カーボンナノチューブが、上記第一擦動具のボトムの近傍に当接し、かつ上記第二擦動具のトップの近傍に当接する請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、その材質がカーボンナノチューブである線（Ｙａｒｎ）の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

カーボンナノチューブは、導電性、熱伝導性及び比強度に優れる。種々の分野にて、カーボンナノチューブの利用が検討されている。個々のカーボンナノチューブは、微細である。従って、構造の要素としては、多数のカーボンナノチューブの集合物が用いられうる。集合物として、ウェブ（Ｗｅｂ）及び線（Ｙａｒｎ）が知られている。

【0003】

カーボンナノチューブは、化学気相成長法にて製造されうる。この方法により、カーボンナノチューブのアレイが得られる。このアレイでは、多数のカーボンナノチューブが、所定の方向に配向している。このアレイから、カーボンナノチューブが、徐々に引き出される。これらのカーボンナノチューブは、ウェブを形成する。ウェブは、シート状である。

【0004】

特開２０１１−１５３３９２公報には、カーボンナノチューブ線が開示されている。この方法では、ウェブが撚られることで、カーボンナノチューブ線が製造される。この製造方法で得られた線では、カーボンナノチューブの密度は低い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１５３３９２公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ウェブにダイス加工が施されれば、カーボンナノチューブが高密度で集束しうる。しかし、カーボンナノチューブは微細なので、ウェブをダイスに通す作業には、困難が伴う。ダイス加工では、カーボンナノチューブがダイスと擦動することで、線の表面が毛羽立つ。毛羽立ちは、線の品質を阻害する。毛羽立ちで生じたカス（Ｒｅｓｉｄｕｅ）がダイスに蓄積されて、円滑なダイス加工を阻害することもある。このカスが小塊を形成し、この小塊が線に混入して線の局所的な欠陥（例えばネップ）を招来することもある。

【0007】

本発明の目的は、高密度かつ高品質なカーボンナノチューブ線が得られる製造方法の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るカーボンナノチューブ線の製造方法は、
（１）多数のカーボンナノチューブを含むウェブを得る工程、
（２）このカーボンナノチューブに擦動具を当接させる工程、
及び
（３）この擦動具をウェブの延在方向に対して傾斜する方向に移動させて、カーボンナノチューブを集束させる工程
を含む。

【0009】

好ましくは、上記工程（２）において、ウェブが擦動具に当接する。

【0010】

好ましくは、工程（２）及び（３）において、その材質が、天然ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム若しくはウレタンゴムを基材とするゴム組成物；ウレタン樹脂若しくはフッ素樹脂を基材とする樹脂組成物；セラミックス又は金属である擦動具が用いられる。

【0011】

他の観点によれば、本発明に係るカーボンナノチューブ線のための製造装置は、
多数のカーボンナノチューブを含むウェブ、又はこのウェブから得られた束に、当接する擦動具
及び
この擦動具をウェブの延在方向に対して傾斜する方向に移動させうる駆動機構
を有する。

【0012】

好ましくは、擦動具の材質は、天然ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム若しくはウレタンゴムを基材とするゴム組成物；ウレタン樹脂若しくはフッ素樹脂を基材とする樹脂組成物；セラミックス又は金属である。

【0013】

他の観点によれば、本発明に係る撚り線は、多数のカーボンナノチューブを含む。この撚り線は、撚り方向がＳ方向である右撚り部と、撚り方向がＺ方向である左撚り部とを有する。

【0014】

撚り線が、複数の右撚り部と複数の左撚り部とを有してもよい。好ましくは、これらの右撚り部と左撚り部とは、交互に並ぶ。

【0015】

撚り線が、中間部を有してもよい。この中間部は、右撚り部と左撚り部との間に位置する。この中間部では、カーボンナノチューブは撚られていない。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る製造方法では、擦動具の移動がカーボンナノチューブの密度を高める。この擦動具は、線の品質を大幅には阻害しない。この製造方法により、高密度かつ高品質なカーボンナノチューブ線が得られうる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法に使用される設備が示された概念図である。

【図2】図２は、図１の設備の集束機が示された正面図である。

【図3】図３は、図２の集束機が示された左側面図である。

【図4】図４は、図１の設備による製造方法に使用されるアレイが示された斜視図である。

【図5】図５は、図１の設備が用いられたカーボンナノチューブ線の製造方法が示されたフロー図である。

【図6】図６（ａ）は図５の製造方法の一工程が示された正面図であり、図６（ｂ）はその平面図である。

【図7】図７は、図６のVII−VII線に沿った断面図である。

【図8】図８は、図５の方法で製造されたカーボンナノチューブ線の一部が示された拡大図である。

【図9】図９（ａ）は本発明の他の実施形態に係る製造方法の一工程が示された正面図であり、図９（ｂ）はその平面図である。

【図10】図１０（ａ）は本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法の一工程が示された正面図であり、図１０（ｂ）はその平面図である。

【図11】図１１（ａ）は本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法の一工程が示された正面図であり、図１１（ｂ）はその平面図である。

【図12】図１２は、本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法の一工程が示された正面図である。

【図13】図１３は、本発明の実施例１の製造方法によって得られたカーボンナノチューブ線が示された顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

【0019】

図１には、本発明の一実施形態に係る製造方法に使用される設備２が、アレイ４（後に詳説）と共に示されている。この設備２は、集束機６、散布機８及び乾燥機１０を有している。

【0020】

図２は、図１の設備２の集束機６が示された正面図である。図３は、図２の集束機６が示された左側面図である。この集束機６は、ベース１２、第一パート１４ａ、第二パート１４ｂ及び駆動装置１６を有している。ベース１２は、その上面に４つの溝１８を有している、第一パート１４ａは、第二パート１４ｂよりも上流（図２の左側）に位置している。

【0021】

第一パート１４ａは、第一マウント２０ａ、一対の第一サポート２２ａ、第一ローラ２４ａ（擦動具）及び第一アーム２６ａを有している。

【0022】

第一マウント２０ａは、２個の第一レール２８ａを有している。それぞれの第一レール２８ａは、ベース１２の溝１８に嵌まっている。この第一レール２８ａは、溝１８に対して擦動可能である。レール２８ａに代えて、又はレール２８ａと共に、第一マウント２０ａがコロ、車輪等を有してもよい。

【0023】

それぞれの第一サポート２２ａは、第一マウント２０ａから起立している。この第一サポート２２ａは、第一マウント２０ａに固定されている。一方の第一サポート２２ａと他方の第一サポート２２ａとの間に、第一ローラ２４ａが架けられている。この第一ローラ２４ａは、図２において矢印Ａ１が示す方向に回転しうる。

【0024】

第一アーム２６ａの一端は、第一マウント２０ａに連結されている。図３に示されるように、第一アーム２６ａは、Ｙ方向に延在している。この第一アーム２６ａの他端は、駆動装置１６に連結されている。典型的な駆動装置１６は、モーターである。この駆動装置１６により、図３において矢印Ａ２が示すように、第一アーム２６ａが往復運動を行う。この往復運動は、Ｙ方向の運動である。この往復運動に伴い、第一パート１４ａが全体として往復運動を行う。この往復運動は、第一レール２８ａが溝１８に案内されつつ、なされる。

【0025】

第二パート１４ｂは、第二マウント２０ｂ、一対の第二サポート２２ｂ、第二ローラ２４ｂ（擦動具）及び第二アーム２６ｂを有している。

【0026】

第二マウント２０ｂは、２個の第二レール２８ｂを有している。それぞれの第二レール２８ｂは、ベース１２の溝１８に嵌まっている。この第二レール２８ｂは、溝１８に対して擦動可能である。レール２８ｂに代えて、又はレール２８ｂと共に、第二マウント２０ｂがコロ、車輪等を有してもよい。

【0027】

それぞれの第二サポート２２ｂは、第二マウント２０ｂから起立している。この第二サポート２２ｂは、第二マウント２０ｂに固定されている。一方の第二サポート２２ｂと他方の第二サポート２２ｂとの間に、第二ローラ２４ｂが架けられている。この第二ローラ２４ｂは、図２において矢印Ａ３が示す方向に回転しうる。

【0028】

第二アーム２６ｂの一端は、第二マウント２０ｂに連結されている。図示されていないが、第二アーム２６ｂはＹ方向に延在している。この第二アーム２６ｂの他端は、駆動装置１６に連結されている。この駆動装置１６により、第二アーム２６ｂがＹ方向に往復運動を行う。この往復運動に伴い、第二パート１４ｂが全体として往復運動を行う。この往復運動は、第二レール２８ｂが溝１８に案内されつつ、なされる。

【0029】

図３から明らかなように、本実施形態では、第一ローラ２４ａのトップ３０は、第二ローラ２４ｂのボトム３２よりも、上方に位置している。

【0030】

図４には、図１の設備２による製造方法に使用されるアレイ４が、基板３４と共に示されている。アレイ４は、ブロック形状を有する。このアレイ４は、多数のカーボンナノチューブ３６の集合体である。説明の便宜上、図４において、カーボンナノチューブ３６にハッチングが施されている。これらのカーボンナノチューブ３６は、アレイ４の厚み方向（Ｚ方向）に配向している。換言すれば、個々のカーボンナノチューブ３６は、基板３４に対して概ね起立している。アレイ４の製造には、種々の方法が採用されうる。典型的な方法は、化学気相成長法である。この方法では、基板３４から上方に向かって、カーボンナノチューブ３６が徐々に成長する。

【0031】

それぞれのカーボンナノチューブ３６の直径は、通常は０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。このカーボンナノチューブ３６の長さは、通常は０．５μｍ以上１０ｍｍ以下である。カーボンナノチューブ３６の層構造は、単層構造であってもよく、二層構造であってもよく、多層構造であってもよい。構造の異なる複数種類のカーボンナノチューブ３６から、アレイ４が形成されてもよい。

【0032】

図５は、図１の設備２が用いられたカーボンナノチューブ線の製造方法が示されたフロー図である。この製造方法では、アレイ４からの、カーボンナノチューブ３６の引き出し（ドローイング）が、開始される（ＳＴＥＰ１）。

【0033】

図６に、この引き出しの様子が示されている。図６（ａ）は正面図であり、図６（ｂ）は平面図である。図６に示されるように、引き出しは、アレイ４の側面３８からなされる。１本又は少数本数のカーボンナノチューブ３６がチャックされ、引き出される。引き出されたカーボンナノチューブ３６に追従して、アレイ４から、他のカーボンナノチューブ３６が順次引き出される。このときのカーボンナノチューブ３６同士は、ファンデルワールス力によって結合している。カーボンナノチューブ３６は、下流側（図６における右側）へと進行する。

【0034】

この引き出しが継続されることにより、ウェブ４０が形成される（ＳＴＥＰ２）。図６（ａ）に示されるように、ウェブ４０の厚み（Ｚ方向のサイズ）は小さい。図６（ｂ）に示されるように、ウェブ４０の幅（Ｙ方向のサイズ）は大きい。換言すれば、ウェブ４０は、シート状である。

【0035】

このウェブ４０は、集束機６へと送られる。このウェブ４０は、第一ローラ２４ａと第二ローラ２４ｂとの間を通される。前述の通り、第一ローラ２４ａのトップ３０は第二ローラ２４ｂのボトム３２よりも上方に位置している。従って図６では、ウェブ４０は、第一ローラ２４ａのトップ３０の近傍と当接し、かつ第二ローラ２４ｂのボトム３２の近傍とも当接している。この状態のウェブ４０には、張力がかかっている。第一ローラ２４ａのボトムが第二ローラ２４ｂのトップよりも下方に位置してもよい。この場合、ウェブ４０は、第一ローラ２４ａのボトムの近傍と当接し、かつ第二ローラ２４ｂのトップの近傍とも当接する。

【0036】

図７は、図６のVII−VII線に沿った断面図である。図７（ａ）には、集束機６を通された直後のカーボンナノチューブ３６が示されている。これらのカーボンナノチューブ３６は、幅方向（Ｙ方向）に分散している。

【0037】

図７（ａ）に示された状態から、第一ローラ２４ａが矢印Ａ４が示す方向に移動し、第二ローラ２４ｂが矢印Ａ５が示す方向に移動する。第二ローラ２４ｂの移動方向は、第一ローラ２４ａの移動方向とは逆である。第一ローラ２４ａは、カーボンナノチューブ３６と擦動しながら、移動する。第二ローラ２４ｂも、カーボンナノチューブ３６と擦動しながら、移動する。これらの移動後の第一ローラ２４ａ及び第二ローラ２４ｂが、図７（ｂ）に示されている。擦動により、カーボンナノチューブ３６同士が絡み合う。従って、図７（ａ）に示された状態に比べ、図７（ｂ）では、カーボンナノチューブ３６が集束している。

【0038】

図７（ｂ）に示された状態から、第一ローラ２４ａが矢印Ａ６が示す方向に移動し、第二ローラ２４ｂが矢印Ａ７が示す方向に移動する。第二ローラ２４ｂの移動方向は、第一ローラ２４ａの移動方向とは逆である。第一ローラ２４ａは、カーボンナノチューブ３６と擦動しながら、移動する。第二ローラ２４ｂも、カーボンナノチューブ３６と擦動しながら、移動する。これらの移動後の第一ローラ２４ａ及び第二ローラ２４ｂが、図７（ｃ）に示されている。擦動により、カーボンナノチューブ３６同士が、さらに絡み合う。従って、図７（ｂ）に示された状態に比べ、図７（ｃ）では、カーボンナノチューブ３６が集束している。

【0039】

第一ローラ２４ａは、矢印Ａ４が示す方向への移動と、矢印Ａ６が示す方向への移動とを、繰り返す。換言すれば、第一ローラ２４ａは、往復運動を繰り返す。この往復運動の方向は、ウェブ４０の延在方向（Ｘ方向）に対して傾斜している。好ましい傾斜角度は、９０°である。本実施形態では、往復運動の方向は、ウェブ４０の延在方向に対して垂直である。換言すれば、傾斜角度は、９０°である。往復運動のストロークの、ウェブ４０の幅Ｗ（図６参照）に対する比率は、１０％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、２５％以上が特に好ましい。この比率は１０００％以下が好ましく、８００％以下がより好ましく、７００％以下が特に好ましい。

【0040】

第二ローラ２４ｂは、矢印Ａ５が示す方向への移動と、矢印Ａ７が示す方向への移動とを、繰り返す。換言すれば、第二ローラ２４ｂは、往復運動を繰り返す。この往復運動の方向は、ウェブ４０の延在方向（Ｘ方向）に対して傾斜している。好ましい傾斜角度は、９０°である。本実施形態では、往復運動の方向は、ウェブ４０の延在方向に対して垂直である。換言すれば、傾斜角度は、９０°である。往復運動のストロークの、ウェブ４０の幅Ｗ（図６参照）に対する比率は、１０％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、２５％以上が特に好ましい。この比率は１０００％以下が好ましく、８００％以下がより好ましく、７００％以下が特に好ましい。

【0041】

第二ローラ２４ｂが運動せず、第一ローラ２４ａのみが往復運動をしてもよい。第一ローラ２４ａが運動せず、第二ローラ２４ｂのみが往復運動をしてもよい。

【0042】

第一ローラ２４ａ又は第二ローラ２４ｂの往復運動により、カーボンナノチューブ３６が密に集束される（ＳＴＥＰ３）。集束により、カーボンナノチューブ３６は束４２を形成する。集束機６には、ウェブ４０が連続的に投入される。従って集束機６から、カーボンナノチューブ３６の束４２が、連続的に取り出される。連続的な投入及び連続的な取り出しにおいて、第一ローラ２４ａが矢印Ａ１が示す方向（図２参照）に回転することが、好ましい。さらに、第二ローラ２４ｂが矢印Ａ３が示す方向（図２参照）に回転することが、好ましい。

【0043】

ウェブ４０が集束機６に到達するまでに、カーボンナノチューブ３６が集束して束が形成されてもよい。この場合は、集束機６に束が投入され、この集束機６によってこの束における集束の程度が高められる。ウェブ４０の引き出し速度に対して、第一ローラ２４ａ又は第二ローラ２４ｂの往復運動が十分に大きい場合に、集束機６に到達する前の集束が起こりうる。ウェブ４０の引き出し速度がゼロの状態でこの往復運動がなされ、集束がなされてもよい。

【0044】

この束４２は、散布機８へと送られる。この散布機８にて、束４２に溶剤が滴下される（ＳＴＥＰ４）。この溶剤は、束４２の密度を高める。揮発性の溶剤が、好ましい。好ましい溶剤として、エタノール、アセトン、ジメチルスルホキシド、アンモニア及びグリセリンが例示される。エタノール及びアセトンが特に好ましい。

【0045】

この束４２は、乾燥機１０に送られる。この乾燥機１０において、束４２が加熱（ＳＴＥＰ５）される。この加熱により、溶剤が気化する。加熱に代えて、又は加熱と共に、束４２に対する送風がなされることで、溶剤が気化してもよい。気化により溶剤が束４２から除去され、線（Ｙａｒｎ）が得られる。この線が、リール等に巻き取られる。

【0046】

溶剤の滴下（ＳＴＥＰ４）がなされることなく、線が得られてもよい。乾燥機１０による処理がなされることなく、線が得られてもよい。

【0047】

第一ローラ２４ａの表面（すなわちカーボンナノチューブ３６との接触面）の好ましい材質として、ゴム組成物、樹脂組成物、セラミックス、金属及び炭素系材料が例示される。ゴム組成物の好ましい基材として、天然ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム及びウレタンゴムが例示される。樹脂組成物の好ましい基材として、ウレタン樹脂及びフッ素樹脂が例示される。好ましい金属として、ステンレススチールが例示される。好ましい炭素系材料として、黒鉛が例示される。第一ローラ２４ａの表面が、ダイヤモンドライクカーボン等の炭素系材料でコーティングされてもよい。表面がこれらの材質である第一ローラ２４ａは、カーボンナノチューブ３６を固着しにくい。この観点から、前述のゴム組成物が、特に好ましい。

【0048】

第二ローラ２４ｂの表面（すなわちカーボンナノチューブ３６との接触面）の好ましい材質として、ゴム組成物、樹脂組成物、セラミックス、金属及び炭素系材料が例示される。ゴム組成物の好ましい基材として、天然ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム及びウレタンゴムが例示される。樹脂組成物の好ましい基材として、ウレタン樹脂及びフッ素樹脂が例示される。好ましい金属として、ステンレススチールが例示される。好ましい炭素系材料として、黒鉛が例示される。第二ローラ２４ｂの表面が、ダイヤモンドライクカーボン等の炭素系材料でコーティングされてもよい。表面がこれらの材質である第二ローラ２４ｂは、カーボンナノチューブ３６を固着しにくい。この観点から、前述のゴム組成物が、特に好ましい。

【0049】

第一パート１４ａが、第一ローラ２４ａに代えて、他の擦動具を有してもよい。第二パート１４ｂが、第二ローラ２４ｂに代えて、他の擦動具を有してもよい。他の擦動具の断面形状として、楕円、楕円以外の長円、矩形、板形状及び矩形以外の多角形（三角形、五角形、六角形、八角形等）が例示される。長円の概念には、陸上競技場のトラックに類似の形状が含まれる。この形状は、所定間隔を隔てて対向する２つの半円と、これらの半円の間を結ぶ２つの直線とからなる。

【0050】

図８は、図５の方法で製造されたカーボンナノチューブ線４４の一部が示された拡大図である。この線４４では、多数のカーボンナノチューブ３６が集束している。この線４４は、右撚り部４６、中間部４８及び左撚り部５０を有している。右撚り部４６では、カーボンナノチューブ３６が撚られている。右撚り部４６の撚り方向は、右方向である。この方向は、「Ｓ方向」と称されている。中間部４８では、カーボンナノチューブ３６は、実質的に撚られていない。左撚り部５０では、カーボンナノチューブ３６が撚られている。左撚り部５０の撚り方向は、左方向である。この方向は、「Ｚ方向」と称されている。右撚り部４６及び左撚り部５０における撚りは、第一ローラ２４ａ又は第二ローラ２４ｂの往復運動に由来する。線４４が、中間部４８を含まない構造を有してもよい。

【0051】

線４４は、複数の右撚り部４６と複数の左撚り部５０とを有する。この線４４では、残留応力が小さい。好ましくは、これらの右撚り部４６と左撚り部５０とは、線４４の長さ方向に沿って交互に並ぶ。右撚り部４６と左撚り部５０とが、ランダムに並んでもよい。

【0052】

線４４が、カーボンナノチューブ３６が撚られていない構造を有してもよい。ローラの往運動による撚りと復運動による撚りとが打ち消し合うことで、撚りを実質的には有さない線４４が得られうる。

【0053】

この製造方法では、ダイス加工を経ることなく、高密度な線４４が得られうる。従って、ダイス加工に起因する毛羽立ちを、この線４４は有さない。しかもこの製造方法により、簡便に線４４が得られうる。この線４４に、補助的にダイス加工が施されてもよい。

【0054】

この線４４に、さらなる撚り加工が施されてもよい。撚り加工は、既知の撚糸機が使用されうる。典型的な装置は、リング撚糸機である。

【0055】

図９（ａ）は本発明の他の実施形態に係る製造方法の一工程が示された正面図であり、図９（ｂ）はその平面図である。図９には、カーボンナノチューブ３６からなるアレイ４と、集束機５２とが示されている。この集束機５２は、第一ローラ２４ａ及び第二ローラ２４ｂを有している。アレイ４からカーボンナノチューブ３６が引き出され、ウェブ４０が形成されている。カーボンナノチューブ３６は、第一ローラ２４ａのトップ５４に当接しており、かつ第二ローラ２４ｂのトップ５６に当接している。第一ローラ２４ａ又は第二ローラ２４ｂがＹ方向の往復運動を行うことにより、カーボンナノチューブ３６が集束して束５８が得られる。集束機５２が、３以上のローラを有してもよい。ローラの数は、６以下が好ましい。

【0056】

図１０（ａ）は本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法の一工程が示された正面図であり、図１０（ｂ）はその平面図である。図１０には、カーボンナノチューブ３６からなるアレイ４と、集束機６０とが示されている。この集束機６０は、１つのローラ２４を有している。アレイ４からカーボンナノチューブ３６が引き出され、ウェブ４０が形成されている。カーボンナノチューブ３６は、このローラ２４のトップ６２に当接している。このローラ２４がＹ方向の往復運動を行うことにより、カーボンナノチューブ３６が集束して束が得られる。

【0057】

図１１（ａ）は本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法の一工程が示された正面図であり、図１１（ｂ）はその平面図である。図１１には、カーボンナノチューブ３６からなるアレイ４と、集束機６６とが示されている。この集束機６６は、第一ローラ２４ａ、第二ローラ２４ｂ及び第三ローラ２４ｃを有している。アレイ４からカーボンナノチューブ３６が引き出され、ウェブ４０が形成されている。カーボンナノチューブ３６は、第一ローラ２４ａのトップ６８に当接しており、第二ローラ２４ｂのボトム７０に当接しており、かつ第三ローラ２４ｃのトップ７２に当接している。第一ローラ２４ａ、第二ローラ２４ｂ又は第三ローラ２４ｃがＹ方向の往復運動を行うことにより、カーボンナノチューブ３６が集束して束７４が得られる。集束機６６が、４以上のローラ２４を有してもよい。ローラ２４の数は、６以下が好ましい。

【0058】

図１２は、本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法の一工程が示された正面図である。図１２には、第一アレイ４ａ、第二アレイ４ｂ及び集束機７６が示されている。第二アレイ４ｂは、第一アレイ４ａの下方に位置している。換言すれば、２つのアレイ４ａ、４ｂは、厚み方向（Ｚ方向）に並んでいる。集束機７６は、第一ローラ２４ａ及び第二ローラ２４ｂを有している。第一アレイ４ａからカーボンナノチューブ３６が引き出され、第一ウェブ４０ａが形成されている。第二アレイ４ｂからカーボンナノチューブ３６が引き出され、第二ウェブ４０ｂが形成されている。集束機７６には、第一ウェブ４０ａ及び第二ウェブ４０ｂが投入される。第一ローラ２４ａ又は第二ローラ２４ｂが往復運動を行うことにより、第一ウェブ４０ａのカーボンナノチューブ３６及び第二ウェブ４０ｂのカーボンナノチューブ３６が集束し、１つの束７８が得られる。３以上のアレイから１つの束が得られてもよい。複数のアレイが、幅方向に並んでもよい。

【実施例】

【0059】

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

【0060】

［実施例１］
幅が５０ｍｍであるアレイを準備した。このアレイからカーボンナノチューブを徐々に引き出して、ウェブを得た。このウェブを、図２、３及び６に記載された集束機に供給した。この集束機の詳細は、以下の通りである。
ローラの材質：アクリロニトリル−ブタジエンゴム
ローラの直径：２５ｍｍ
ローラの幅：１００ｍｍ
ローラの傾斜角度：９０°
第一ローラのセンターと第二ローラのセンターとのＸ方向距離：３０ｍｍ
第一ローラのセンターと第二ローラのセンターとのＺ方向距離：１０ｍｍ
往復運動のストローク：３０ｍｍ
往復運動の速度：１５０回／ｍｉｎ

【0061】

この集束機にてカーボンナノチューブを集束させ、束を得た。束の送りの速度は、４０ｍ／ｍｉｎであった。この束に散布機にてエタノールを滴下し、カーボンナノチューブの密度を高めた。この束から乾燥機にてエタノールを除去し、線を得た。１５０ｍの線を製造したが、束の破断は発生しなかった。

【0062】

［実施例２］
幅が５ｍｍであるアレイを用いた他は実施例１と同様にして、線を得た。１５０ｍの線を製造したが、束の破断は発生しなかった。

【0063】

［比較例１］
集束機に代えて内径が０．０５ｍｍであるダイスにてカーボンナノチューブを集束させ、加工速度を１ｍ／ｍｉｎとした他は実施例１と同様にして、線を得た。２０ｍの線を製造した時点で、束が破断した。

【0064】

［比較例２］
幅が５ｍｍであるアレイを用い、内径が０．０２ｍｍであるダイスにてカーボンナノチューブを集束させようとしたが、束を形成することはできなかった。

【0065】

［外観検査］
線の毛羽立ち及びネップを、目視で観察した。この結果が、下記の表１に示されている。実施例１の製造方法で得られた線については、１５００倍の倍率で顕微鏡写真を撮影した。図１３は、この写真である。毛羽のない美しい線であることが、図１３によって確認できた。

【0066】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明に係る製造方法により、高密度かつ高品質なカーボンナノチューブ線が得られうる。

【符号の説明】

【0068】

４・・・アレイ
４ａ・・・第一アレイ
４ｂ・・・第二アレイ
６、５２、６０、６６、７６・・・集束機
８・・・散布機
１０・・・乾燥機
１２・・・ベース
１４ａ・・・第一パート
１４ｂ・・・第二パート
１６・・・駆動装置
１８・・・溝
２０ａ・・・第一マウント
２０ｂ・・・第二マウント
２２ａ・・・第一サポート
２２ｂ・・・第二サポート
２４・・・ローラ
２４ａ・・・第一ローラ
２４ｂ・・・第二ローラ
２４ｃ・・・第三ローラ
２６ａ・・・第一アーム
２６ｂ・・・第二アーム
２８ａ・・・第一レール
２８ｂ・・・第二レール
３６・・・カーボンナノチューブ
４０・・・ウェブ
４０ａ・・・第一ウェブ
４０ｂ・・・第二ウェブ
４２、５８、６４、７４、７８・・・束
４４・・・カーボンナノチューブ線
４６・・・右撚り部
４８・・・中間部
５０・・・左撚り部

【要約】

【課題】高密度かつ高品質なカーボンナノチューブ線が得られる製造方法の提供。
【解決手段】カーボンナノチューブ線の製造方法は、
（１）多数のカーボンナノチューブ３６を含むウェブ４０を得る工程、
（２）上記カーボンナノチューブ３６に擦動具２４ａを当接させる工程、
及び
（３）上記擦動具２４ａを上記ウェブ４０の延在方向に対して傾斜する方向に移動させて、上記カーボンナノチューブ３６を集束させる工程
を含む。
【選択図】図６

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】