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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024166738
(43)【公開日】2024-11-29
(54)【発明の名称】カーボンナノチューブ凝集体及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C01B 32/168 20170101AFI20241122BHJP
【ＦＩ】
C01B32/168
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023083052
(22)【出願日】2023-05-19
(71)【出願人】
【識別番号】501016733
【氏名又は名称】中谷産業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100132207
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 昌孝
(72)【発明者】
【氏名】▲吉▼村 修七
(72)【発明者】
【氏名】山本 宏史
(72)【発明者】
【氏名】折田 直樹
【テーマコード（参考）】
4G146
【Ｆターム（参考）】
4G146AA11
4G146AB06
4G146AC22A
4G146AC22B
4G146AC30A
4G146AC30B
4G146BA04
4G146BB01
4G146BB03
4G146BB07
4G146BC02
(57)【要約】
【課題】触媒等の金属不純物の含有量が低く、かつ解れ易いカーボンナノチューブ凝集体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）凝集体は、不純物含有量が０．１質量％以下、嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３以下及び有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であり、有効解繊指数ＥＤＩは、ＣＮＴ凝集体の総質量ＡＴ、ＣＮＴ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のＣＮＴ凝集体の第１質量Ａ１、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のＣＮＴ凝集体の第２質量Ａ２、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のＣＮＴ凝集体の第３質量Ａ３、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のＣＮＴ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のＣＮＴ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２を用いて、下記式（１）により算出される値である。
【選択図】なし
【解決手段】カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）凝集体は、不純物含有量が０．１質量％以下、嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３以下及び有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であり、有効解繊指数ＥＤＩは、ＣＮＴ凝集体の総質量ＡＴ、ＣＮＴ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のＣＮＴ凝集体の第１質量Ａ１、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のＣＮＴ凝集体の第２質量Ａ２、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のＣＮＴ凝集体の第３質量Ａ３、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のＣＮＴ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のＣＮＴ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２を用いて、下記式（１）により算出される値である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
カーボンナノチューブ凝集体であって、
前記カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下であり、
前記カーボンナノチューブ凝集体は、０．１～０．２ｇ／ｃｍ３以下の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有し、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記カーボンナノチューブ凝集体の総質量ＡＴと、前記カーボンナノチューブ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体。
前記カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下であり、
前記カーボンナノチューブ凝集体は、０．１～０．２ｇ／ｃｍ３以下の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有し、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記カーボンナノチューブ凝集体の総質量ＡＴと、前記カーボンナノチューブ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体。
【数1】
【請求項2】
前記有効解繊指数ＥＤＩが、９０以上であることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブ凝集体。
【請求項3】
前記カーボンナノチューブ凝集体の分散度が、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカーボンナノチューブ凝集体。
【請求項4】
前記総質量ＡＴに対する前記第１質量Ａ１の比が、１０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカーボンナノチューブ凝集体。
【請求項5】
カーボンナノチューブ凝集体を製造する方法であって、
カーボンナノチューブを凝集させて凝集物を調製する工程と、
前記凝集物に熱処理を施す工程と
を含み、
前記熱処理は、前記凝集物を２４００～３０００℃の温度条件下で加熱する処理であり、
前記凝集物の嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３であり、
前記凝集物の有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であり、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記凝集物の総質量ＡＴと、前記凝集物のうちの粒径２０００μｍ以上の凝集物の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体の製造方法。
カーボンナノチューブを凝集させて凝集物を調製する工程と、
前記凝集物に熱処理を施す工程と
を含み、
前記熱処理は、前記凝集物を２４００～３０００℃の温度条件下で加熱する処理であり、
前記凝集物の嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３であり、
前記凝集物の有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であり、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記凝集物の総質量ＡＴと、前記凝集物のうちの粒径２０００μｍ以上の凝集物の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体の製造方法。
【数2】
【請求項6】
前記カーボンナノチューブを凝集させる工程は、前記カーボンナノチューブを水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させる工程と、前記水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させた前記カーボンナノチューブを乾燥させる工程とを含むことを特徴とする請求項５に記載のカーボンナノチューブ凝集体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、カーボンナノチューブ凝集体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
カーボンナノチューブ（以下「ＣＮＴ」という場合がある。）は次世代材料として注目されており、帯電防止剤、導電性付与材料としての活用の他、タイヤ、キャパシタ、リチウムイオン電池の正極材料及び負極材料や導電助剤、繊維強化プラスチック等、種々の技術分野における活用に向けて開発が進められている。
【0003】
ＣＮＴは、数ｎｍ～５００ｎｍ程度の直径、１０μｍ～１０００μｍ程度の長さであって、大きなアスペクト比を有し、チューブ状構造の炭素結晶である。ＣＮＴとしては、単層構造のシングルウォールＣＮＴ（Single-Walled CNT，ＳＷＣＮＴ）、２層構造のダブルウォールＣＮＴ（Double-Walled CNT，ＤＷＣＮＴ）を含む多層構造のマルチウォールＣＮＴ（Multi-Walled CNT，ＭＷＣＮＴ）等の様々な構造を有するものが知られている。
【0004】
ＣＮＴを製造する方法としては、アーク放電法、レーザ蒸発法、ＣＶＤ法等が知られており、金属等の触媒の存在下、炭素や炭素化合物等の炭素原料等を高温条件に置くことによりＣＮＴが製造され得る。そのため、製造されるＣＮＴには不純物としての触媒が残存している。ＣＮＴの用途や製品におけるＣＮＴの使用量等によっては、ＣＮＴへの触媒の残存量が少ないことが求められ、ＣＮＴから触媒等の金属不純物等を除去する精製方法が必要となる。ＣＮＴから触媒等の金属不純物等を除去する方法として、カーボンナノチューブの嵩密度を高くするステップと、嵩密度の高いカーボンナノチューブに熱処理を施すことで金属不純物を除去するステップとを含むカーボンナノチューブの精製方法が知られている（特許文献１参照）。
【0005】
その一方で、一般に、チューブ状のＣＮＴは絡み合っているためにバラバラになり難く、分散性に欠けるとともに、飛散しやすく、取扱性に欠ける等の課題がある。このような問題を解決するために、従来、ＣＮＴが解れ易いＣＮＴ凝集体を製造する方法が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特表２０２０－５１５４９７号公報
【特許文献2】特開２０２１－３１５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記特許文献２に開示された製造方法によれば、取扱性に優れ、かつＣＮＴが解れ易く分散性に優れたＣＮＴ凝集体を製造することができる。この方法により製造されたＣＮＴ凝集体は、触媒等の金属不純物を含むものであるが、この金属不純物を上記特許文献１に開示された精製方法により除去しようとすると、ＣＮＴが解れ難くなってしまうという問題がある。
【0008】
上記課題に鑑みて、本開示は、触媒等の金属不純物の含有量が低く、かつカーボンナノチューブが解れ易いカーボンナノチューブ凝集体及びその製造方法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】
【0009】
上記課題を解決するために、本開示は、カーボンナノチューブ凝集体であって、前記カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下であり、前記カーボンナノチューブ凝集体は、０．１～０．２ｇ／ｃｍ３以下の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有し、前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記カーボンナノチューブ凝集体の総質量ＡＴと、前記カーボンナノチューブ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体を提供する。
【0010】
【数1】
【0011】
本開示は、カーボンナノチューブ凝集体を製造する方法であって、カーボンナノチューブを凝集させて凝集物を取得する工程と、前記凝集物に熱処理を施す工程とを含み、前記熱処理は、前記凝集物を２４００～３０００℃の温度条件下で加熱する処理であり、前記凝集物の嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３であり、前記凝集物の有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であり、前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記凝集物の総質量ＡＴと、前記凝集物のうちの粒径２０００μｍ以上の凝集物の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体の製造方法を提供する。
【0012】
【数2】
【発明の効果】
【0013】
本開示によれば、触媒等の金属不純物の含有量が低く、かつカーボンナノチューブが解れ易いカーボンナノチューブ凝集体及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本開示の実施の形態について詳細に説明する。
本開示の第１態様は、カーボンナノチューブ凝集体であって、前記カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下であり、前記カーボンナノチューブ凝集体は、０．１～０．２ｇ／ｃｍ３以下の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有し、前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記カーボンナノチューブ凝集体の総質量ＡＴと、前記カーボンナノチューブ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体である。
本開示の第１態様は、カーボンナノチューブ凝集体であって、前記カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下であり、前記カーボンナノチューブ凝集体は、０．１～０．２ｇ／ｃｍ３以下の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有し、前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記カーボンナノチューブ凝集体の総質量ＡＴと、前記カーボンナノチューブ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体である。
【0015】
【数3】
【0016】
本開示の第２態様は、上記第１態様において、前記有効解繊指数ＥＤＩが、９０％以上である。
本開示の第３態様は、上記第１又は第２態様において、前記カーボンナノチューブ凝集体の分散度が、１００μｍ以下である。
本開示の第４態様は、上記第１～第３態様のいずれかにおいて、前記総質量ＡＴに対する前記第１質量Ａ１の比が、１０％以下である。
本開示の第３態様は、上記第１又は第２態様において、前記カーボンナノチューブ凝集体の分散度が、１００μｍ以下である。
本開示の第４態様は、上記第１～第３態様のいずれかにおいて、前記総質量ＡＴに対する前記第１質量Ａ１の比が、１０％以下である。
【0017】
本開示の第５態様は、カーボンナノチューブ凝集体を製造する方法であって、カーボンナノチューブを凝集させて凝集物を取得する工程と、前記凝集物に熱処理を施す工程と
を含み、前記熱処理は、前記凝集物を２４００～３０００℃の温度条件下で加熱する処理であり、前記凝集物の嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３であり、前記凝集物の有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であり、前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記凝集物の総質量ＡＴと、前記凝集物のうちの粒径２０００μｍ以上の凝集物の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とする凝集物凝集体の製造方法である。
を含み、前記熱処理は、前記凝集物を２４００～３０００℃の温度条件下で加熱する処理であり、前記凝集物の嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３であり、前記凝集物の有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であり、前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記凝集物の総質量ＡＴと、前記凝集物のうちの粒径２０００μｍ以上の凝集物の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とする凝集物凝集体の製造方法である。
【0018】
【数4】
【0019】
本開示の第６態様は、上記第５態様において、前記カーボンナノチューブを凝集させる工程は、前記カーボンナノチューブを水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させる工程と、前記水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させた前記カーボンナノチューブを乾燥させる工程とを含む。
【0020】
［カーボンナノチューブ凝集体］
本実施形態に係るカーボンナノチューブ凝集体は、０．１ｇ／ｃｍ３～０．２ｇ／ｃｍ３の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有する。カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下である。
本実施形態に係るカーボンナノチューブ凝集体は、０．１ｇ／ｃｍ３～０．２ｇ／ｃｍ３の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有する。カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下である。
【0021】
カーボンナノチューブ凝集体の嵩密度は、０．１ｇ／ｃｍ３～０．２ｇ／ｃｍ３であり、好ましくは０．０８ｇ／ｃｍ３～０．２ｇ／ｃｍ３であり、特に好ましくは０．１２ｇ／ｃｍ３～０．１５ｇ／ｃｍ３である。嵩密度が０．２ｇ／ｃｍ３を超えるものは、カーボンナノチューブが解れ難く、分散し難いという問題がある。嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ３未満であると、取扱性に劣るとともに、当該カーボンナノチューブ凝集体の製造、特に触媒等の金属不純物等を除去する工程において処理量を増大させることが困難となり、カーボンナノチューブ凝集体の製造コストを増大させてしまうという問題がある。なお、カーボンナノチューブ凝集体の嵩密度は、ＪＩＳ－Ｋ－６２１９に規定されるカーボンブラックの嵩密度の測定法に準拠して求められ得る。
【0022】
カーボンナノチューブ凝集体の有効解繊指数ＥＤＩは、５０以上であり、好ましくは９０以上であり、特に好ましくは９５以上である。有効解繊指数ＥＤＩが５０未満であると、解れ難く、分散性に劣ってしまう。
【0023】
カーボンナノチューブ凝集体の有効解繊指数ＥＤＩとは、カーボンナノチューブ凝集体の解繊し易さ（解き易さ）を示す指標であって、例えば、以下のようにして求められ得る。
【0024】
カーボンナノチューブ凝集体を目開き２０００μｍの篩にかけ、当該篩に残ったカーボンナノチューブ凝集体（粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体）の質量（第１質量Ａ１）を測定する。次に、目開き２０００μｍの篩を通過したカーボンナノチューブ凝集体を目開き１０００μｍの篩にかけ、当該篩に残ったカーボンナノチューブ凝集体（目開き２０００μｍの篩を通過するが目開き１０００μｍの篩を通過しないカーボンナノチューブ凝集体，粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体）の質量（第２質量Ａ２）を測定する。続いて、目開き１０００μｍを通過したカーボンナノチューブ凝集体を目開き５００μｍの篩にかけ、当該篩に残ったカーボンナノチューブ凝集体（目開き１０００μｍの篩を通過するが目開き５００μｍの篩を通過しないカーボンナノチューブ凝集体，粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体）の質量（第３質量Ａ３）を測定する。最後に、目開き５００μｍの篩を通過したカーボンナノチューブ凝集体の質量（残部質量ＡＲ）を測定し、第１質量Ａ１、第２質量Ａ２、第３質量Ａ３及び残部質量ＡＲを加算してカーボンナノチューブ凝集体の総質量ＡＴ（＝Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋ＡＲ）を求める。
【0025】
目開き１０００μｍの篩に残ったカーボンナノチューブ凝集体と、直径２ｍｍのガラスビーズとを目開き１０００μｍの篩に入れて蓋をし、振幅０．５ｍｍ、振動時間１分の条件で当該篩を振とうさせ、篩を通過したカーボンナノチューブ凝集体の質量ＡＲ２を測定する。同様に、目開き５００μｍの篩に残ったカーボンナノチューブ凝集体と、直径２ｍｍのガラスビーズとを目開き５００μｍの篩に入れて蓋をし、振幅０．５ｍｍ、振動時間１分の条件で当該篩を振とうさせ、篩を通過したカーボンナノチューブ凝集体の質量ＡＲ３を測定する。そして、目開き１０００μｍの篩を通過したカーボンナノチューブ凝集体の質量ＡＲ２の、第２質量Ａ２に対する比（＝ＡＲ２／Ａ２）を、第１粉化率Ｆ１として求め、目開き５００μｍの篩を通過したカーボンナノチューブ凝集体の質量ＡＲ３の、第３質量Ａ３に対する比（＝ＡＲ３／Ａ３）を、第２粉化率Ｆ２として求める。
【0026】
そして、上記のようにして求めた総質量ＡＴ、第１質量Ａ１、第２質量Ａ２、第３質量Ａ３、第１粉化率Ｆ１及び第２粉化率Ｆ２を用い、下記式（１）により有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）を算出することができる。
【0027】
【数5】
【0028】
本実施形態に係るカーボンナノチューブ凝集体においては、不純物含有量が０．１質量％以下であり、好ましくは０．０５質量％以下であり、特に好ましくは０．０２質量％以下である。カーボンナノチューブ凝集体に含まれ得る不純物としては、例えば、カーボンナノチューブ凝集体の製造過程で用いられるＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｏ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、希土類元素等の金属触媒等が挙げられる。本実施形態に係るカーボンナノチューブ凝集体によれば、金属触媒等の不純物が除去されて精製され、かつ解れ易いという効果が奏され得る。なお、カーボンナノチューブ凝集体における不純物含有量は、例えば、ＪＩＳ－Ｋ－６２１８－２に規定されるカーボンブラックの灰分の測定法に準拠して求められ得る。
【0029】
本実施形態に係るカーボンナノチューブ凝集体において、上記総質量ＡＴに対する第１質量Ａ１（カーボンナノチューブ凝集体を目開き２０００μｍの篩にかけ、当該篩に残ったカーボンナノチューブ凝集体（粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体）の質量）の比が、１０％以下であるのが好ましく、５％以下であるのがより好ましい。カーボンナノチューブ凝集体における粒径２０００μｍ以上のものの比が相対的に大きく、上記第１質量Ａ１の比が１０％を超えると、カーボンナノチューブが解れ難くなるおそれがある。
【0030】
本実施形態に係るカーボンナノチューブ凝集体においては、分散度が１００μｍ以下であればよく、好ましくは８０μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下である。分散度が１００μｍ以下であることで、解れ易く、分散性を良好にすることができる。なお、分散度は、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶媒にカーボンナノチューブ凝集体を分散させ、ヘグマン式粒度計（エリクセン社製）を用いて測定され得る。
【0031】
［カーボンナノチューブ凝集体の製造方法］
本実施形態に係るカーボンナノチューブ凝集体の製造方法について説明する。
まず、カーボンナノチューブを凝集させて凝集物を調製する。当該凝集物を調製するにあたり、まず、カーボンナノチューブを水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させて湿潤物を調製する。
本実施形態に係るカーボンナノチューブ凝集体の製造方法について説明する。
まず、カーボンナノチューブを凝集させて凝集物を調製する。当該凝集物を調製するにあたり、まず、カーボンナノチューブを水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させて湿潤物を調製する。
【0032】
カーボンナノチューブは、特に限定されるものではなく、六角網目状のグラファイトシートが円筒状をなした構造を有するものであればよく、例えば、単層構造を有するシングルウォールカーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、２層構造を有するダブルウォールカーボンナノチューブ（ＤＷＣＮＴ）等の多層構造を有するマルチウォールカーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）等であればよい。また、カーボンナノチューブは、どのような製造方法により製造されたものであってもよく、例えば、アーク放電法、レーザ蒸発法、ＣＶＤ法等により製造されたものであってもよい。
【0033】
カーボンナノチューブは、電気的特性、機械的特性、分散性等の物性の優位性を確保する観点から、繊維径が好ましくは１～２００ｎｍ、より好ましくは１～１５０ｎｍ、特に好ましくは１～１００ｎｍのものであればよい。また、カーボンナノチューブの繊維長は、好ましくは０．１～２０００μｍ、より好ましくは０．１～１０００μｍ、特に好ましくは０．１～５００μｍであればよい。カーボンナノチューブのアスペクト比は、通常１０～１００００程度である。
【0034】
カーボンナノチューブを含浸させる水溶性ポリマーとしては、ＣＮＴを水中で分散安定化させ得るものであればよく、例えば、水溶性カチオン性ポリマー等を用いることができる。水溶性カチオンポリマーとしては、例えば、第４級アンモニウム塩ホモポリマー、第４級アンモニウム塩共重合物又は第４級アンモニウム塩重縮合物等であればよい。本開示において「第４級アンモニウム塩」とは、窒素原子の位置にプラス一価の電荷を有している化合物又は中和によって窒素原子の位置にプラス一価の電荷を生じさせる化合物を包含し、その具体例としては、第４級アンモニウムカチオンの塩、第３級アミンの中和塩、及び水溶液中でカチオンを帯びる第３級アミン等が挙げられる。このような水溶性カチオンポリマーとしては、例えば、ポリメタクリル酸トリメチルアミノエチル・メチル硫酸塩（商品名：ＦＰＶ１０００Ｌ，センカ社製）等を用いることができる。
【0035】
カーボンナノチューブを含浸させる水としては、カーボンナノチューブ凝集体の品質維持の観点から、例えば、純水、蒸留水、イオン交換水等の精製水等が用いられ得る。
【0036】
カーボンナノチューブを水溶性ポリマーと水との混合溶媒（水溶性ポリマー水溶液）に含浸させる場合、水溶性ポリマー水溶液中の水溶性ポリマー濃度は、０．０１～０．５質量％程度であればよい。水溶性ポリマー濃度が０．０１質量％未満であると、得られるカーボンナノチューブ凝集体の凝集性が悪くなり、当該凝集体の崩壊や粉立ち（微粉化）による取扱い上の不具合が発生するおそれがあり、０．５質量％を超えると、当該凝集体が固くなり有効解繊指数の数値が悪化する（低下する）おそれがある。
【0037】
カーボンナノチューブを水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させる方法としては、例えば、カーボンナノチューブに水溶性ポリマー及び／又は水を添加する方法であればよい。水溶性ポリマー及び／又は水の添加は、バッチ式により１工程で行ってもよいし、複数工程に分けて行ってもよいが、湿潤物を簡易に製造する観点からは、スクリューコンベアを用いて連続的に実施するのが好ましい。例えば、スクリューコンベアでカーボンナノチューブを輸送しながら、スクリューコンベアの途中から水溶性ポリマー及び／又は水を送液し、スクリューコンベア内でカーボンナノチューブと水溶性ポリマー及び／又は水とを混合してもよい。この混合方法は、連続的にかつ効率的にカーボンナノチューブを水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させる上で好ましく、カーボンナノチューブが実質的に均一に分散した湿潤物を得ることができる。スクリューコンベア内でカーボンナノチューブを輸送する速度は、特に限定されないが、例えば、０．２５～１．０ｋｇ／ｍｉｎであればよい。
【0038】
水溶性ポリマー及び／又は水は、カーボンナノチューブ１質量部に対して０．１～１０質量部の割合でカーボンナノチューブに添加されればよい。水溶性ポリマーの水溶液の添加割合が０．１質量部よりも少ないと、得られた湿潤物中に、カーボンナノチューブが水溶性ポリマー及び／又は水で含浸されていない箇所が存在するおそれがあり、後の剪断破砕工程において、適度な粒状物が得られなくなるおそれがある。一方、水溶性ポリマーの水溶液の添加割合が１０質量部を超えると、カーボンナノチューブが水溶性ポリマー及び／又は水を吸収しきれずスラリー状態になってしまい、後の剪断破砕工程において破砕できなくなるおそれがある。好ましい水溶性ポリマー及び／又は水の添加割合は１．５～５質量部であり、より好ましくは２～５質量部であり、特に好ましくは２～３．７質量部である。
【0039】
カーボンナノチューブへの水溶性ポリマー及び／又は水の含浸により得られる湿潤物においては、室温における含水量がカーボンナノチューブ１質量部に対して１．５～５質量部であることが好ましく、より好ましくは２～３．７質量部である。湿潤物の含水量を上記範囲とすることにより、後述の剪断破砕工程において、所望の凝集体を得やすくなる。
【0040】
スクリューコンベアを用いてカーボンナノチューブに水溶性ポリマー及び／又は水を添加して含浸させる場合、その含浸に必要な時間は、通常、１～３分間程度であり、スクリューの回転数により適宜調整され得る。
【0041】
続いて、上記のようにして得られた湿潤物を剪断破砕して破砕物を得る。剪断破砕処理とは、剪断力を試料に加えて試料を微細化する処理をいう。剪断破砕に使用される装置としては、高速で回転する刃及び固定されたカッティングヘッドの刃によって、投入された湿潤物を細分化するものや、大きな相対速度を持つ２面のディスク間の間隙に起きる剪断力及び衝撃を利用して湿潤物の剪断と高速撹拌とを同時に行うような装置であればよい。剪断破砕に使用される具体的な装置としては、例えば、コミトロール、コロイドミル、電動ミル、マスコロイダー、フードプロセッサー、パルパーフィニッシャー、ロータリーカッターミル、ミクロマイスター、ナノチョッパー等が挙げられ、好ましくはロータリーカッターミルであり、より好ましくは多段式のロータリーカッターミルである。多段式のロータリーカッターミルは、湿潤物の破砕物の粒度やその凝集物の生成率等を勘案して、刃の枚数を適宜変更して切断効率を調節する上で有利に利用することができる。
【0042】
剪断破砕処理における装置の運転条件は、特に限定されないが、効率的な凝集物の生産の観点から設定することが好ましい。具体的には、剪断破砕処理時の装置中の温度は、例えば、２０～９０℃程度である。また、刃の回転速度は、３５０～６００ｒｐｍ程度、好ましくは５００～６００ｒｐｍ程度である。
【0043】
次に、上記のようにして得られた破砕物を乾燥させて凝集物を得る。破砕物を乾燥する方法としては、例えば、蒸気乾燥、真空乾燥、熱風乾燥等の方法であればよいが、これらに限定されるものではない。乾燥時の温度としては、カーボンナノチューブを被覆する水溶性ポリマーの分解や変性を防止する観点から、蒸気乾燥の場合は２００℃以下、真空乾燥の場合は１５０℃以下、熱風乾燥の場合は１００℃以下であるのが好ましい。また、乾燥時の温度の下限値としては５０℃が好ましい。乾燥温度が５０℃未満になると、水の蒸発速度が著しく遅くなることで乾燥時間が長くなり、その結果として生産効率が低下してしまうおそれがある。また、乾燥工程を実施する前に、バット等に破砕物を広げドラフト等で常温、自然乾燥させると後の工程が容易となる。
【0044】
上述のようにして得られた凝集物に熱処理を施すことで、本実施形態に係るカーボンナノチューブ凝集体を製造することができる。凝集物に熱処理を施すことで、凝集物に含まれる金属触媒等の金属不純物等を除去することができ、精製されたカーボンナノチューブ凝集体を製造することができる。
【0045】
熱処理に付される凝集物の嵩密度は、０．１～０．２ｇ／ｃｍ３であり、好ましくは０．１１ｇ／ｃｍ３～０．２ｇ／ｃｍ３であり、特に好ましくは０．１２ｇ／ｃｍ３～０．１５ｇ／ｃｍ３である。嵩密度が０．２ｇ／ｃｍ３を超えるものは、製造されるカーボンナノチューブ凝集体においてカーボンナノチューブが解れ難く、分散し難くなってしまうという問題がある。嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ３未満であると、取扱性に劣るとともに、１回の熱処理に付される凝集物の量を増大させることが困難となり、カーボンナノチューブ凝集体の製造コストを増大させてしまうという問題がある。なお、凝集物の嵩密度は、ＪＩＳ－Ｋ－６２１９に規定されるカーボンブラックの嵩密度の測定法に準拠して求められ得る。
【0046】
凝集物の有効解繊指数ＥＤＩは、５０以上であり、好ましくは９０以上であり、特に好ましくは９５以上である。有効解繊指数ＥＤＩが５０未満であると、製造されるカーボンナノチューブ凝集体においてカーボンナノチューブが解れ難く、分散性に劣ってしまう。
【0047】
凝集物の有効解繊指数ＥＤＩとは、カーボンナノチューブの解繊し易さ（解き易さ）を示す指標であって、例えば、以下のようにして求められ得る。
【0048】
凝集物を目開き２０００μｍの篩にかけ、当該篩に残った凝集物（粒径２０００μｍ以上の凝集物）の質量（第１質量Ａ１）を測定する。次に、目開き２０００μｍの篩を通過した凝集物を目開き１０００μｍの篩にかけ、当該篩に残った凝集物（目開き２０００μｍの篩を通過するが目開き１０００μｍの篩を通過しない凝集物，粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物）の質量（第２質量Ａ２）を測定する。続いて、目開き１０００μｍを通過した凝集物を目開き５００μｍの篩にかけ、当該篩に残った凝集物（目開き１０００μｍの篩を通過するが目開き５００μｍの篩を通過しない凝集物，粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物）の質量（第３質量Ａ３）を測定する。最後に、目開き５００μｍの篩を通過した凝集物の質量（残部質量ＡＲ）を測定し、第１質量Ａ１、第２質量Ａ２、第３質量Ａ３及び残部質量ＡＲを加算して凝集物の総質量ＡＴ（＝Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋ＡＲ）を求める。
【0049】
目開き１０００μｍの篩に残った凝集物と、直径２ｍｍのガラスビーズとを目開き１０００μｍの篩に入れて蓋をし、振幅０．５ｍｍ、振動時間１分の条件で当該篩を振とうさせ、篩を通過した凝集物の質量ＡＲ２を測定する。同様に、目開き５００μｍの篩に残った凝集物と、直径２ｍｍのガラスビーズとを目開き５００μｍの篩に入れて蓋をし、振幅０．５ｍｍ、振動時間１分の条件で当該篩を振とうさせ、篩を通過した凝集物の質量ＡＲ３を測定する。そして、目開き１０００μｍの篩を通過した凝集物の質量ＡＲ２の、第２質量Ａ２に対する比（＝ＡＲ２／Ａ２）を、第１粉化率Ｆ１として求め、目開き５００μｍの篩を通過した凝集物の質量ＡＲ３の、第３質量Ａ３に対する比（＝ＡＲ３／Ａ３）を、第２粉化率Ｆ２として求める。
【0050】
そして、上記のようにして求めた総質量ＡＴ、第１質量Ａ１、第２質量Ａ２、第３質量Ａ３、第１粉化率Ｆ１及び第２粉化率Ｆ２を用い、下記式（１）により有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）を算出することができる。
【0051】
【数6】
【0052】
本実施形態において、上記凝集物の総質量ＡＴに対する第１質量Ａ１（凝集物を目開き２０００μｍの篩にかけ、当該篩に残った凝集物（粒径２０００μｍ以上の凝集物）の質量）の比が、１０％以下であるのが好ましく、５％以下であるのがより好ましい。凝集物における粒径２０００μｍ以上のものの比が相対的に大きく、上記第１質量Ａ１の比が１０％を超えると、製造されるカーボンナノチューブ凝集体においてカーボンナノチューブが解れ難くなるおそれがある。
【0053】
凝集物に熱処理を施す際の温度条件としては、２４００～３０００℃であればよく、２４００～２８００℃であるのが好ましい。熱処理の温度条件が２４００℃未満であると、得られるカーボンナノチューブ凝集体における不純物含有量を効果的に低減させることが困難となったり、得られるカーボンナノチューブ凝集体の有効解繊指数ＥＤＩを効果的に増大させたりすることが困難となるおそれがある。
【0054】
凝集物に熱処理を施す時間としては、例えば、２～６時間であればよく、好ましくは３～４時間であればよい。また、凝集物に熱処理を施す際の圧力条件としては、例えば、３０～１００Ｐａであればよく、好ましくは３０～５０Ｐａであればよい。
【0055】
上述した製造方法によれば、触媒等の金属不純物の含有量が低く（不純物含有量が０．１質量％以下であり、好ましくは０．０５質量％以下であり、特に好ましくは０．０２質量％以下）、かつカーボンナノチューブが解れ易いカーボンナノチューブ凝集体を製造することができる。
【0056】
特に、本実施形態においては、触媒等の金属不純物を除去するための熱処理に供される凝集物の嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３であり、当該凝集物の有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であることで、触媒等の金属不純物の含有量が低く、カーボンナノチューブが解れ易いカーボンナノチューブ凝集体を製造することができる。したがって、凝集物の嵩密度及び有効解繊指数ＥＤＩを求め、当該嵩密度（０．１～０．２ｇ／ｃｍ３）及び有効解繊指数ＥＤＩ（５０以上）を熱処理に供される凝集物の指標として、当該凝集物の評価をすることもできる。同様に、カーボンナノチューブ凝集体の嵩密度及び有効解繊指数ＥＤＩを求め、当該嵩密度（０．１～０．２ｇ／ｃｍ３）及び有効解繊指数ＥＤＩ（５０以上）を指標として、カーボンナノチューブ凝集体の評価をすることもできる。すなわち、嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、かつ有効解繊指数ＥＤＩが５０以上の凝集物であれば、当該凝集物に熱処理を施すことで、触媒等の金属不純物の含有量が低く、カーボンナノチューブが解れ易いカーボンナノチューブ凝集体を製造可能と評価することができる。また、嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、かつ有効解繊指数ＥＤＩが５０以上のカーボンナノチューブ凝集体であれば、触媒等の金属不純物の含有量が低く、カーボンナノチューブが解れ易いものであると評価することができる。
【0057】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【実施例0058】
以下、実施例等をあげて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。
【0059】
［Sample 1］
カーボンナノチューブ１ｋｇ（商品名：Ｋ－Ｎａｎｏｓ １００Ｐ，Ｋｕｍｈｏ社製）を水溶性ポリマー（ポリメタクリル酸トリメチルアミノエチル・メチル硫酸塩，商品名：ＦＰＶ１０００Ｌ，センカ社製）の水溶液２ｋｇ（水溶性ポリマー濃度：１０質量％）に含浸させ、湿潤物を得た。当該湿潤物に対しカッターミルにより剪断破砕処理を施して破砕物を得た。得られた破砕物を熱風乾燥することにより、凝集物を得た。
カーボンナノチューブ１ｋｇ（商品名：Ｋ－Ｎａｎｏｓ １００Ｐ，Ｋｕｍｈｏ社製）を水溶性ポリマー（ポリメタクリル酸トリメチルアミノエチル・メチル硫酸塩，商品名：ＦＰＶ１０００Ｌ，センカ社製）の水溶液２ｋｇ（水溶性ポリマー濃度：１０質量％）に含浸させ、湿潤物を得た。当該湿潤物に対しカッターミルにより剪断破砕処理を施して破砕物を得た。得られた破砕物を熱風乾燥することにより、凝集物を得た。
【0060】
得られた凝集物の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）をＪＩＳ－Ｋ－６２１９に規定されるカーボンブラックの嵩密度の測定法に準拠して求めた。また、上記凝集物における不純物含有量（質量％）をＪＩＳ－Ｋ－６２１８－２に規定されるカーボンブラックの灰分の測定法に準拠して求めた。
【0061】
また、当該凝集物の有効解繊指数ＥＤＩを以下のようにして求めた。
凝集物を目開き２０００μｍの篩にかけ、当該篩に残った凝集物（粒径２０００μｍ以上の凝集物）の質量（第１質量Ａ１）を測定した。次に、目開き２０００μｍの篩を通過した凝集物を目開き１０００μｍの篩にかけ、当該篩に残った凝集物（目開き２０００μｍの篩を通過するが目開き１０００μｍの篩を通過しない凝集物，粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物）の質量（第２質量Ａ２）を測定した。続いて、目開き１０００μｍを通過した凝集物を目開き５００μｍの篩にかけ、当該篩に残った凝集物（目開き１０００μｍの篩を通過するが目開き５００μｍの篩を通過しない凝集物，粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物）の質量（第３質量Ａ３）を測定した。最後に、目開き５００μｍの篩を通過した凝集物の質量（残部質量ＡＲ）を測定し、第１質量Ａ１、第２質量Ａ２、第３質量Ａ３及び残部質量ＡＲを加算して凝集物の総質量ＡＴ（＝Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋ＡＲ）を求めた。
凝集物を目開き２０００μｍの篩にかけ、当該篩に残った凝集物（粒径２０００μｍ以上の凝集物）の質量（第１質量Ａ１）を測定した。次に、目開き２０００μｍの篩を通過した凝集物を目開き１０００μｍの篩にかけ、当該篩に残った凝集物（目開き２０００μｍの篩を通過するが目開き１０００μｍの篩を通過しない凝集物，粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物）の質量（第２質量Ａ２）を測定した。続いて、目開き１０００μｍを通過した凝集物を目開き５００μｍの篩にかけ、当該篩に残った凝集物（目開き１０００μｍの篩を通過するが目開き５００μｍの篩を通過しない凝集物，粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物）の質量（第３質量Ａ３）を測定した。最後に、目開き５００μｍの篩を通過した凝集物の質量（残部質量ＡＲ）を測定し、第１質量Ａ１、第２質量Ａ２、第３質量Ａ３及び残部質量ＡＲを加算して凝集物の総質量ＡＴ（＝Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋ＡＲ）を求めた。
【0062】
目開き１０００μｍの篩に残った凝集物と、直径２ｍｍのガラスビーズとを目開き１０００μｍの篩に入れて蓋をし、振幅０．５ｍｍ、振動時間１分の条件で当該篩を振とうさせ、篩を通過した凝集物の質量ＡＲ２を測定した。同様に、目開き５００μｍの篩に残った凝集物と、直径２ｍｍのガラスビーズとを目開き５００μｍの篩に入れて蓋をし、振幅０．５ｍｍ、振動時間１分の条件で当該篩を振とうさせ、篩を通過した凝集物の質量ＡＲ３を測定した。そして、目開き１０００μｍの篩を通過した凝集物の質量ＡＲ２の、第２質量Ａ２に対する比（＝ＡＲ２／Ａ２）を、第１粉化率Ｆ１として求め、目開き５００μｍの篩を通過した凝集物の質量ＡＲ３の、第３質量Ａ３に対する比（＝ＡＲ３／Ａ３）を、第２粉化率Ｆ２として求めた。
【0063】
そして、上記のようにして求めた総質量ＡＴ、第１質量Ａ１、第２質量Ａ２、第３質量Ａ３、第１粉化率Ｆ１及び第２粉化率Ｆ２を用い、下記式（１）により有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）を算出した。
【0064】
【数7】
【0065】
さらに、上記凝集物の分散度を以下のようにして求めた。
自公転式ミキサー（商品名：あわとり練太郎ＡＲＶ－３１０，シンキー社製）を用い、溶媒としてのＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）に上記凝集物を分散させ（自公転式ミキサーの運転条件：回転数；２０００ｒｐｍ，減圧設定；３．０ｈＰａ，分散時間；３．０ｍｉｎ）、ヘグマン式粒度計（粒ゲージ２３２IV型，エリクセン社製）を用いて分散度（μｍ）を測定した。
自公転式ミキサー（商品名：あわとり練太郎ＡＲＶ－３１０，シンキー社製）を用い、溶媒としてのＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）に上記凝集物を分散させ（自公転式ミキサーの運転条件：回転数；２０００ｒｐｍ，減圧設定；３．０ｈＰａ，分散時間；３．０ｍｉｎ）、ヘグマン式粒度計（粒ゲージ２３２IV型，エリクセン社製）を用いて分散度（μｍ）を測定した。
【0066】
上記のようにして得られた凝集物を黒鉛るつぼに入れ、当該黒鉛るつぼを静止型リフロー炉に入れ、７０℃／ｈｒの昇温速度により２８００℃に昇温し、２８００℃で４時間加熱した。このようにして、カーボンナノチューブ凝集体を得た。
【0067】
このようにして得られたカーボンナノチューブ凝集体の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）、不純物含有量（質量％）及び分散度（μｍ）を、上記凝集物と同様の方法により求めた。結果を表１に示す。
【0068】
［Sample 2］
カーボンナノチューブ１ｋｇ（商品名：ＴＣ－２０００，戸田工業社製）を純水２ｋｇに含浸させて湿潤物を得た以外は、Sample 1と同様にして凝集物及びカーボンナノチューブ凝集体を製造し、当該凝集物及びカーボンナノチューブ凝集体の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）、不純物含有量（質量％）及び分散度（μｍ）を求めた。結果を表１に示す。
カーボンナノチューブ１ｋｇ（商品名：ＴＣ－２０００，戸田工業社製）を純水２ｋｇに含浸させて湿潤物を得た以外は、Sample 1と同様にして凝集物及びカーボンナノチューブ凝集体を製造し、当該凝集物及びカーボンナノチューブ凝集体の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）、不純物含有量（質量％）及び分散度（μｍ）を求めた。結果を表１に示す。
【0069】
［Sample 3］
カーボンナノチューブ５０ｇ（商品名：Ｋ－Ｎａｎｏｓ １００Ｐ，Ｋｕｍｈｏ社製）をそのまま黒鉛るつぼに入れ、当該黒鉛るつぼを静止型リフロー炉に入れて加熱した以外は、Sample 1と同様にして、加熱前及び加熱後のカーボンナノチューブの嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）、不純物含有量（質量％）及び分散度（μｍ）を求めた。結果を表１に示す。
カーボンナノチューブ５０ｇ（商品名：Ｋ－Ｎａｎｏｓ １００Ｐ，Ｋｕｍｈｏ社製）をそのまま黒鉛るつぼに入れ、当該黒鉛るつぼを静止型リフロー炉に入れて加熱した以外は、Sample 1と同様にして、加熱前及び加熱後のカーボンナノチューブの嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）、不純物含有量（質量％）及び分散度（μｍ）を求めた。結果を表１に示す。
【0070】
［Sample 4］
カーボンナノチューブ１２０ｇ（商品名：ＴＣ－２０００，戸田工業社製）をそのまま黒鉛るつぼに入れ、当該黒鉛るつぼを静止型リフロー炉に入れて加熱した以外は、Sample 1と同様にして、加熱前及び加熱後のカーボンナノチューブの嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）、不純物含有量（質量％）及び分散度（μｍ）を求めた。結果を表１に示す。
カーボンナノチューブ１２０ｇ（商品名：ＴＣ－２０００，戸田工業社製）をそのまま黒鉛るつぼに入れ、当該黒鉛るつぼを静止型リフロー炉に入れて加熱した以外は、Sample 1と同様にして、加熱前及び加熱後のカーボンナノチューブの嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）、不純物含有量（質量％）及び分散度（μｍ）を求めた。結果を表１に示す。
【0071】
［Sample 5］
黒鉛るつぼに入れた凝集物を、静止型リフロー炉にて７０℃／ｈｒの昇温速度により２０００℃に昇温し、２０００℃で４時間加熱した以外は、Sample 1と同様にして、凝集物及びカーボンナノチューブ凝集体の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）、不純物含有量（質量％）及び分散度（μｍ）を求めた。結果を表１に示す。
黒鉛るつぼに入れた凝集物を、静止型リフロー炉にて７０℃／ｈｒの昇温速度により２０００℃に昇温し、２０００℃で４時間加熱した以外は、Sample 1と同様にして、凝集物及びカーボンナノチューブ凝集体の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）、不純物含有量（質量％）及び分散度（μｍ）を求めた。結果を表１に示す。
【0072】
［Sample 6］
黒鉛るつぼに入れた凝集物を、静止型リフロー炉にて７０℃／ｈｒの昇温速度により２０００℃に昇温し、２０００℃で４時間加熱した以外は、Sample 2と同様にして、凝集物及びカーボンナノチューブ凝集体の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）、不純物含有量（質量％）及び分散度（μｍ）を求めた。結果を表１に示す。
黒鉛るつぼに入れた凝集物を、静止型リフロー炉にて７０℃／ｈｒの昇温速度により２０００℃に昇温し、２０００℃で４時間加熱した以外は、Sample 2と同様にして、凝集物及びカーボンナノチューブ凝集体の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、有効解繊指数ＥＤＩ（質量％）、不純物含有量（質量％）及び分散度（μｍ）を求めた。結果を表１に示す。
【0073】
【表1】
【0074】
表１に示す結果から、嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、かつ有効解繊指数ＥＤＩが５０以上の凝集物に所定条件（加熱温度：２８００℃）の熱処理を施すことで、触媒等の金属不純物の含有量が低く、カーボンナノチューブが解れ易いカーボンナノチューブ凝集体を製造可能であることが確認された。また、Sample 1～Sample 4の結果から、カーボンナノチューブの凝集物に熱処理を施すことで、１回の熱処理に供される試料の量を３倍以上に増大させることができるため、カーボンナノチューブ凝集体を効率よく、低コストで製造することができると考察される。
【手続補正書】
【提出日】2024-05-30
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
カーボンナノチューブ凝集体であって、
前記カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下であり、
前記カーボンナノチューブ凝集体は、０．１～０．２ｇ／ｃｍ ３ の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有し、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記カーボンナノチューブ凝集体の総質量ＡＴと、前記カーボンナノチューブ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体。
前記カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下であり、
前記カーボンナノチューブ凝集体は、０．１～０．２ｇ／ｃｍ ３ の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有し、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記カーボンナノチューブ凝集体の総質量ＡＴと、前記カーボンナノチューブ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体。
【数1】
【請求項2】
前記有効解繊指数ＥＤＩが、９０以上であることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブ凝集体。
【請求項3】
前記カーボンナノチューブ凝集体の分散度が、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカーボンナノチューブ凝集体。
【請求項4】
前記総質量ＡＴに対する前記第１質量Ａ１の比が、１０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカーボンナノチューブ凝集体。
【請求項5】
前記カーボンナノチューブ凝集体は、カーボンナノチューブを水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させた湿潤物を破砕し、乾燥させたカーボンナノチューブ凝集物を２４００～３０００℃の温度条件下加熱して得られるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のカーボンナノチューブ凝集体。
【請求項6】
カーボンナノチューブ凝集体を製造する方法であって、
カーボンナノチューブを凝集させて凝集物を調製する工程と、
前記凝集物に熱処理を施す工程と
を含み、
前記熱処理は、前記凝集物を２４００～３０００℃の温度条件下で加熱する処理であり、
前記凝集物の嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３であり、
前記凝集物の有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であり、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記凝集物の総質量ＡＴと、前記凝集物のうちの粒径２０００μｍ以上の凝集物の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体の製造方法。
カーボンナノチューブを凝集させて凝集物を調製する工程と、
前記凝集物に熱処理を施す工程と
を含み、
前記熱処理は、前記凝集物を２４００～３０００℃の温度条件下で加熱する処理であり、
前記凝集物の嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３であり、
前記凝集物の有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であり、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記凝集物の総質量ＡＴと、前記凝集物のうちの粒径２０００μｍ以上の凝集物の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体の製造方法。
【数2】
【請求項7】
前記カーボンナノチューブを凝集させる工程は、前記カーボンナノチューブを水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させる工程と、前記水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させた前記カーボンナノチューブを乾燥させる工程とを含むことを特徴とする請求項５に記載のカーボンナノチューブ凝集体の製造方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
上記課題を解決するために、本開示は、カーボンナノチューブ凝集体であって、前記カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下であり、前記カーボンナノチューブ凝集体は、０．１～０．２ｇ／ｃｍ
３
の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有し、前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記カーボンナノチューブ凝集体の総質量ＡＴと、前記カーボンナノチューブ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体を提供する。
【手続補正書】
【提出日】2024-09-11
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
カーボンナノチューブ凝集体であって、
前記カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下であり、
前記カーボンナノチューブ凝集体は、０．１～０．２ｇ／ｃｍ３の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有し、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記カーボンナノチューブ凝集体の総質量ＡＴと、前記カーボンナノチューブ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体。
前記カーボンナノチューブ凝集体の不純物含有量は、０．１質量％以下であり、
前記カーボンナノチューブ凝集体は、０．１～０．２ｇ／ｃｍ３の嵩密度及び５０以上の有効解繊指数ＥＤＩを有し、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記カーボンナノチューブ凝集体の総質量ＡＴと、前記カーボンナノチューブ凝集体のうちの粒径２０００μｍ以上のカーボンナノチューブ凝集体の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満のカーボンナノチューブ凝集体を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体。
【数1】
【請求項2】
前記有効解繊指数ＥＤＩが、９０以上であることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブ凝集体。
【請求項3】
前記カーボンナノチューブ凝集体の分散度が、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカーボンナノチューブ凝集体。
【請求項4】
前記総質量ＡＴに対する前記第１質量Ａ１の比が、１０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカーボンナノチューブ凝集体。
【請求項5】
カーボンナノチューブ凝集体を製造する方法であって、
カーボンナノチューブを凝集させて凝集物を調製する工程と、
前記凝集物に熱処理を施す工程と
を含み、
前記熱処理は、前記凝集物を２４００～３０００℃の温度条件下で加熱する処理であり、
前記凝集物の嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３であり、
前記凝集物の有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であり、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記凝集物の総質量ＡＴと、前記凝集物のうちの粒径２０００μｍ以上の凝集物の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体の製造方法。
カーボンナノチューブを凝集させて凝集物を調製する工程と、
前記凝集物に熱処理を施す工程と
を含み、
前記熱処理は、前記凝集物を２４００～３０００℃の温度条件下で加熱する処理であり、
前記凝集物の嵩密度が０．１～０．２ｇ／ｃｍ３であり、
前記凝集物の有効解繊指数ＥＤＩが５０以上であり、
前記有効解繊指数ＥＤＩは、前記凝集物の総質量ＡＴと、前記凝集物のうちの粒径２０００μｍ以上の凝集物の第１質量Ａ１と、粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物の第２質量Ａ２と、粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物の第３質量Ａ３と、前記粒径１０００μｍ以上２０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第１粉化率Ｆ１と、前記粒径５００μｍ以上１０００μｍ未満の凝集物を粉化させて求められる第２粉化率Ｆ２とを用いて、下記式（１）により算出される値であることを特徴とするカーボンナノチューブ凝集体の製造方法。
【数2】
【請求項6】
前記カーボンナノチューブを凝集させる工程は、前記カーボンナノチューブを水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させる工程と、前記水溶性ポリマー及び／又は水に含浸させた前記カーボンナノチューブを乾燥させる工程とを含むことを特徴とする請求項５に記載のカーボンナノチューブ凝集体の製造方法。