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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】P2025002133
(43)【公開日】2025-01-09
(54)【発明の名称】カーボンナノチューブ分散液の製造方法
(51)【国際特許分類】
C01B 32/174 20170101AFI20241226BHJP
【ＦＩ】
C01B32/174
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023102077
(22)【出願日】2023-06-21
(71)【出願人】
【識別番号】000229117
【氏名又は名称】日本ゼオン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100150360
【弁理士】
【氏名又は名称】寺嶋 勇太
(74)【代理人】
【識別番号】100174001
【弁理士】
【氏名又は名称】結城 仁美
(72)【発明者】
【氏名】本郷 孝剛
【テーマコード（参考）】
4G146
【Ｆターム（参考）】
4G146AA11
4G146AB06
4G146AC30B
4G146BA04
4G146BB11
4G146CB09
4G146CB10
4G146CB26
4G146CB37
4G146DA07
(57)【要約】
【課題】フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制することができる、ＣＮＴ分散液の製造方法を提供する。
【解決手段】ｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液を準備する手順１と、ＣＮＴ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、ｐＨ調整されたＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する手順３と、を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法である。
【選択図】図１
【解決手段】ｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液を準備する手順１と、ＣＮＴ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、ｐＨ調整されたＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する手順３と、を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ｐＨが１．０未満であるカーボンナノチューブ粗分散液を準備する手順１と、
前記カーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、
ｐＨ調整された前記カーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順３と、
を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
前記カーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、
ｐＨ調整された前記カーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順３と、
を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項2】
請求項１に記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、
前記手順３にて得られた前記精製処理カーボンナノチューブ分散液に対して、少なくとも１回以上クロスフロー濾過を繰り返し実施して再精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順４を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
前記手順３にて得られた前記精製処理カーボンナノチューブ分散液に対して、少なくとも１回以上クロスフロー濾過を繰り返し実施して再精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順４を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項3】
請求項２に記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、
前記手順４で得られた再精製カーボンナノチューブ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整して調整済精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順５を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
前記手順４で得られた再精製カーボンナノチューブ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整して調整済精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順５を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項4】
請求項３に記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、
前記調整済精製カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順６を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
前記調整済精製カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順６を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項5】
カーボンナノチューブ粗分散液を精製して精製カーボンナノチューブ分散液を製造する方法であって、
ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整された前記カーボンナノチューブ粗分散液をタンク内に収容する手順Ａと、
前記タンク内に収容された前記カーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順Ｂと、
前記手順ＢでｐＨ調整された前記カーボンナノチューブ粗分散液に対して超音波処理を行う手順Ｃと、
前記手順Ｃで超音波処理された前記カーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順Dと、
を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整された前記カーボンナノチューブ粗分散液をタンク内に収容する手順Ａと、
前記タンク内に収容された前記カーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順Ｂと、
前記手順ＢでｐＨ調整された前記カーボンナノチューブ粗分散液に対して超音波処理を行う手順Ｃと、
前記手順Ｃで超音波処理された前記カーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順Dと、
を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項6】
請求項５に記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、
前記手順Ｄにおいて分離された前記精製処理カーボンナノチューブ分散液に対して、少なくとも１回以上、前記手順Ｃおよび前記手順Ｄを繰り返して実施して再精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順Ｅを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
前記手順Ｄにおいて分離された前記精製処理カーボンナノチューブ分散液に対して、少なくとも１回以上、前記手順Ｃおよび前記手順Ｄを繰り返して実施して再精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順Ｅを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項7】
請求項６に記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、
前記手順Ｅで得られた前記再精製カーボンナノチューブ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整する手順Ｆを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
前記手順Ｅで得られた前記再精製カーボンナノチューブ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整する手順Ｆを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項8】
請求項７に記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、
前記手順Ｆで得られた調整済精製カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｇを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
前記手順Ｆで得られた調整済精製カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｇを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項9】
ｐＨが１．０未満であるカーボンナノチューブ粗分散液を準備する手順１と、
前記カーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、
前記手順２で得られたｐＨ調整済カーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順３と、
前記手順３を経た後の前記精製処理カーボンナノチューブ分散液をタンク内に収容する手順Ａと、
前記タンク内に収容された前記精製処理カーボンナノチューブ分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順Ｂと、
前記手順ＢでｐＨ調整された前記カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｃと、
前記手順Ｃで超音波処理された前記カーボンナノチューブ分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順Ｄと、
を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
前記カーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、
前記手順２で得られたｐＨ調整済カーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順３と、
前記手順３を経た後の前記精製処理カーボンナノチューブ分散液をタンク内に収容する手順Ａと、
前記タンク内に収容された前記精製処理カーボンナノチューブ分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順Ｂと、
前記手順ＢでｐＨ調整された前記カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｃと、
前記手順Ｃで超音波処理された前記カーボンナノチューブ分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順Ｄと、
を含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項10】
請求項９に記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、
前記手順Ｄにおいて分離された前記精製処理カーボンナノチューブ分散液に対して、少なくとも１回以上、前記手順Ｃおよび前記手順Ｄを繰り返し実施して再精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順Ｅを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
前記手順Ｄにおいて分離された前記精製処理カーボンナノチューブ分散液に対して、少なくとも１回以上、前記手順Ｃおよび前記手順Ｄを繰り返し実施して再精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順Ｅを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項11】
請求項１０に記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、
前記手順Ｅで得られた前記再精製カーボンナノチューブ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整する手順Ｆを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
前記手順Ｅで得られた前記再精製カーボンナノチューブ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整する手順Ｆを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項12】
請求項１１に記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、
前記手順Ｆで得られた調整済の前記精製カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｇを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
前記手順Ｆで得られた調整済の前記精製カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｇを含む、カーボンナノチューブ分散液の製造方法。
【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分散液の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、軽量であると共に、導電性及び機械的特性等に優れる材料として、カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」と称することがある。）が注目されている。
【0003】
ここで、ＣＮＴは、一本一本の特性は優れているものの、外径が小さいためファンデルワールス力によってバンドル化し易い。そのため、ＣＮＴを一旦分散媒に分散させてカーボンナノチューブ分散液を調製することが従来行われている。そして得られたＣＮＴ分散液は、複数本のＣＮＴが集合してなる炭素膜の製造、及び、ＣＮＴとエラストマーとを含んでなるエラストマー成形体の製造などに用いられることがある。
【0004】
カーボンナノチューブ分散液を製造する際には、不純物等、及び過剰な添加成分等を除去する等の目的の下、ろ過が行われることがある。引用文献１には、フィルターモジュールと、処理液槽と、循環ポンプと、補充液槽と、処理液の圧力を測定するセンサと、補充液槽から処理液槽へ供給される補充液の量を測定する補充液測定部と、を備え、補充液が処理液槽へ連続的に補充されるように構成されたクロスフロー濾過装置を用いたクロスフロー濾過方法が提案されている。引用文献１には、このようなクロスフロー濾過方法によりナノメートル領域のサイズを有する炭素材料、すなわち、ナノカーボンを分散してなる分散液を濾過する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第２０１９／０６４５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、上記従来のクロスフロー濾過方法には、フィルターの詰まりの発生を抑制するという点で改善の余地があった。
【0007】
そこで、本発明は、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制することができる、カーボンナノチューブ分散液の製造方法を適用することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、ＣＮＴ分散液のｐＨを特定の範囲としてから、クロスフロー濾過することで、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制可能であることを見出し、本発明を完成させた。
【0009】
即ち、この発明は上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、［１］本発明のカーボンナノチューブ分散液の製造方法は、ｐＨが１．０未満であるカーボンナノチューブ粗分散液を準備する手順１と、前記カーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、ｐＨ調整された前記カーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順３と、を含むことを特徴とする。かかる製造方法によれば、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制しつつＣＮＴ分散液を効率的に製造することができる。ここで、ｐＨは温度２５℃におけるｐＨを意味する。
【0010】
［２］ここで、上記［１］のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、前記手順３にて得られた前記精製処理カーボンナノチューブ分散液に対して、少なくとも１回以上クロスフロー濾過を繰り返し実施して再精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順４を含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、一層良好にＣＮＴ分散液を精製することができる。
【0011】
［３］また、上記［２］のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、前記手順４で得られた再精製カーボンナノチューブ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整して調整済精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順５を含んでもよい。
【0012】
［４］さらに、上記［３］のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、前記調整済精製カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順６を含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、分散性に優れるＣＮＴ分散液を得ることができる。
【0013】
また、この発明は上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、［５］本発明のカーボンナノチューブ分散液の製造方法は、カーボンナノチューブ粗分散液を精製して精製カーボンナノチューブ分散液を製造する方法であって、ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整された前記カーボンナノチューブ粗分散液をタンク内に収容する手順Ａと、前記タンク内に収容された前記カーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順Ｂと、前記手順ＢでｐＨ調整された前記カーボンナノチューブ粗分散液に対して超音波処理を行う手順Ｃと、前記手順Ｃで超音波処理された前記カーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順Ｄと、を含むことを特徴とする。かかる製造方法によれば、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制しつつＣＮＴ分散液を効率的に製造することができる。
【0014】
［６］ここで、上記［５］のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、前記手順Ｄにおいて分離された前記精製処理カーボンナノチューブ分散液に対して、少なくとも１回以上、前記手順Ｃおよび前記手順Ｄを繰り返して実施して再精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順Ｅを含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、一層良好にＣＮＴ分散液を精製することができる。
【0015】
［７］また、上記［６］のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、前記手順Ｅで得られた前記再精製カーボンナノチューブ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整する手順Ｆを含んでもよい。
【0016】
［８］さらに、上記［７］のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、前記手順Ｆで得られた調整済精製カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｇを含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、分散性に優れるＣＮＴ分散液を得ることができる。
【0017】
また、この発明は上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、［９］本発明のカーボンナノチューブ分散液の製造方法は、ｐＨが１．０未満であるカーボンナノチューブ粗分散液を準備する手順１と、前記カーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、前記手順２で得られたｐＨ調整済カーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順３と、前記手順３を経た後の前記精製処理カーボンナノチューブ分散液をタンク内に収容する手順Ａと、前記タンク内に収容された前記精製処理カーボンナノチューブ分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順Ｂと、前記手順ＢでｐＨ調整された前記カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｃと、前記手順Ｃで超音波処理された前記カーボンナノチューブ分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離する手順Ｄと、を含むことを特徴とする。かかる製造方法によれば、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制しつつＣＮＴ分散液を効率的に製造することができる。
【0018】
［１０］ここで、上記［９］のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、前記手順Ｄにおいて分離された前記精製処理カーボンナノチューブ分散液に対して、少なくとも１回以上、前記手順Ｃおよび前記手順Ｄを繰り返し実施して再精製カーボンナノチューブ分散液を得る手順Ｅを含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、一層良好にＣＮＴ分散液を精製することができる。
【0019】
［１１］また、上記［１０］のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、前記手順Ｅで得られた前記再精製カーボンナノチューブ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整する手順Ｆを含んでもよい。
【0020】
［１２］さらに、上記［１１］のカーボンナノチューブ分散液の製造方法において、前記手順Ｆで得られた調整済の前記精製カーボンナノチューブ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｇを含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、分散性に優れるＣＮＴ分散液を得ることができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制することができる、カーボンナノチューブ分散液の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明のカーボンナノチューブ分散液の製造方法を実施可能な装置の一例を示す、概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。以下においては、理解促進の観点から、図１に示す装置構成にて本発明のＣＮＴ分散液の製造方法を実施するものとして説明するが、本発明のＣＮＴ分散液の製造方法は、図１に示す物理的な装置構成により実施されることに何ら限定されるものではない。
【0024】
（第一の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法）
本発明の第一の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法は、ＣＮＴ粗分散液を精製して精製ＣＮＴ分散液を製造する方法であって、ｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液を準備する手順１と、ＣＮＴ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、ｐＨ調整されたＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する手順３と、を含むことを特徴とする。かかる本発明の第一の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法によれば、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制することができる。さらに、第一の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法は、任意で、手順３にて得られた精製処理ＣＮＴ分散液に対して、少なくとも１回以上クロスフロー濾過を繰り返し実施して再精製ＣＮＴ分散液を得る手順４、手順４で得られた再精製ＣＮＴ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整して調整済精製ＣＮＴ分散液を得る手順５、及び調整済精製ＣＮＴ分散液に対して超音波処理を行う手順６を含むことが好ましい。
本発明の第一の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法は、ＣＮＴ粗分散液を精製して精製ＣＮＴ分散液を製造する方法であって、ｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液を準備する手順１と、ＣＮＴ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、ｐＨ調整されたＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する手順３と、を含むことを特徴とする。かかる本発明の第一の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法によれば、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制することができる。さらに、第一の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法は、任意で、手順３にて得られた精製処理ＣＮＴ分散液に対して、少なくとも１回以上クロスフロー濾過を繰り返し実施して再精製ＣＮＴ分散液を得る手順４、手順４で得られた再精製ＣＮＴ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整して調整済精製ＣＮＴ分散液を得る手順５、及び調整済精製ＣＮＴ分散液に対して超音波処理を行う手順６を含むことが好ましい。
【0025】
以下、一例として、図１に示す概略構成を満たす装置により第一の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法が実施されるものとして説明する。図１に示すＣＮＴ分散液製造装置１００は、第１タンク１０、第２タンク２０、仕上げユニット３０、第１濾過ユニット４０、及び第２濾過ユニット５０を備えうる。図１において装置１００内部を流れる流体の流れ方向は矢印で示す。ここで、「流体」とは装置１００内を流れるＣＮＴ粗分散液及びＣＮＴ分散液などを総称する用語として用いる。第１タンク１０には、ＣＮＴ粗分散液供給部１１及び第１ｐＨ調整部１２が接続されている。また、第１タンク１０には、第１供給ラインＳＬ１が接続され、これは、第１循環ラインＣＬ１へと接続されている。第１循環ラインＣＬ１には、第１循環ポンプＰ１及び第１濾過ユニット４０が、流れ方向においてこの順に接続されている。さらに、流れ方向において、第１濾過ユニット４０の後段であって、第１供給ラインＳＬ１と第１循環ラインＣＬ１との接続部より前に、第２供給ラインＳＬ２が接続されている。第２供給ラインＳＬ２は、第１送液ポンプＰ２を備えており、第１送液ポンプＰ２により押し出された流体は、図示しない切換え弁により、第３供給ラインＳＬ３へと流出するか、或いは、第２タンク２０へと流入する。なお、第３供給ラインＳＬ３へと流出した流体は、仕上げユニット３０に流入する。そして、第２タンク２０には第２ｐＨ調整部２１が接続されている。さらに、第２タンク２０には、第４供給ラインＳＬ４が接続され、これは、第２循環ラインＣＬ２へと接続されている。第２循環ラインＣＬ２には、第２循環ポンプＰ３及び第２濾過ユニット５０が、流れ方向においてこの順に接続されている。さらに、流れ方向において、第２濾過ユニット５０の後段であって、第４供給ラインＳＬ４と第２循環ラインＣＬ２との接続部より前に、第５供給ラインＳＬ５が接続されている。そして、第５供給ラインＳＬ５は、第２送液ポンプＰ４を備えており、その駆動力により流体が仕上げユニット３０へと流入する。仕上げユニット３０には、調整部３１が接続されており、収容した流体のｐＨ及び／又はＣＮＴ濃度を調整するように構成されている。そして、仕上げユニット３０を経た流体は、第６供給ラインＳＬ６を経て、適した方途に従って所望の容器などに充填され、ＣＮＴ分散液製品となりうる。
【0026】
図１に示す第１濾過ユニット４０及び第２濾過ユニット５０は、クロスフロー濾過ユニットであり、図示しないが、内部にフィルターモジュールを備える。そして、第１濾過ユニット４０においてクロスフロー濾過されて得られた濾液、すなわち廃液は、第１濾液コンテナ４１に収容される。同様に、第２濾過ユニット５０においてクロスフロー濾過されて得られた濾液、すなわち廃液は、第２濾液コンテナ５１に収容される。また、図示しないが、第２タンク２０及び仕上げユニット３０は、超音波発生装置Ｓ１、Ｓ２をそれぞれ備えており、内部に収容した流体を超音波処理可能に構成されている。なお、超音波発生装置の取付位置は、これら図示の態様に限定されない。例えば、超音波発生装置Ｓ１は、第２タンク２０に加えて／代えて第４供給ラインＳＬ４及び／又は第２循環ラインＣＬ２に備えられていてもよい。
【0027】
さらに、図１に示す装置１００は、流れ方向において、第２濾過ユニット５０の後段であって、第４供給ラインＳＬ４と第２循環ラインＣＬ２との接続部より前に、大循環ラインＣＬ３を備えていることが好ましい。大循環ラインＣＬ３と第５供給ラインＳＬ５との相対的な位置関係は、図示の態様に限定されず、大循環ラインＣＬ３が第５供給ラインＳＬ５よりも流れ方向で前段にて第２循環ラインＣＬ２に対して接続されていてもよい。
【0028】
＜手順１＞
手順１においては、ｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液を準備する。手順１の実施位置は特に限定されないが、例えば、図１に示す装置１００に備えられるＣＮＴ粗分散液供給部１１又はその前段でありうる。手順１にて準備されたｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液は、ＣＮＴ粗分散液供給部１１内にＣＮＴ粗分散液収容される。ＣＮＴ粗分散液供給部１１内に収容されたＣＮＴ粗分散液は、第１タンク１０に順次供給される。
手順１においては、ｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液を準備する。手順１の実施位置は特に限定されないが、例えば、図１に示す装置１００に備えられるＣＮＴ粗分散液供給部１１又はその前段でありうる。手順１にて準備されたｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液は、ＣＮＴ粗分散液供給部１１内にＣＮＴ粗分散液収容される。ＣＮＴ粗分散液供給部１１内に収容されたＣＮＴ粗分散液は、第１タンク１０に順次供給される。
【0029】
ここで、手順１にて準備するＣＮＴ粗分散液のｐＨは、０．９以下であってもよく、０．７以下であってもよく、０．５以下であってもよい。なお、ＣＮＴ粗分散液のｐＨの下限値は特に限定されないが、例えば０．１以上でありうる。
【0030】
＜分散媒＞
分散媒としては、特に限定されないが、水、水溶性有機溶媒を好ましく用いることができる。ここで、水溶性有機溶媒としては、エタノール、メタノール、イソプロパノール、１－メチル－２－ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、エチレングリコール、及びブチルアルコールを挙げることができる。分散媒は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。そして分散媒としては、水が好ましい。
分散媒としては、特に限定されないが、水、水溶性有機溶媒を好ましく用いることができる。ここで、水溶性有機溶媒としては、エタノール、メタノール、イソプロパノール、１－メチル－２－ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、エチレングリコール、及びブチルアルコールを挙げることができる。分散媒は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。そして分散媒としては、水が好ましい。
【0031】
＜ＣＮＴ＞
ＣＮＴとしては、単層ＣＮＴおよび／または多層ＣＮＴを用いることができるが、ＣＮＴは、単層から５層までのＣＮＴであることが好ましく、単層ＣＮＴであることがより好ましい。また、ＣＮＴとしては、各種のＣＮＴに対して酸処理等の酸化処理を施すことにより、特定の官能基が付与されたＣＮＴを用いることもできる。
ＣＮＴとしては、単層ＣＮＴおよび／または多層ＣＮＴを用いることができるが、ＣＮＴは、単層から５層までのＣＮＴであることが好ましく、単層ＣＮＴであることがより好ましい。また、ＣＮＴとしては、各種のＣＮＴに対して酸処理等の酸化処理を施すことにより、特定の官能基が付与されたＣＮＴを用いることもできる。
【0032】
ここで、ＣＮＴは、ＢＥＴ比表面積が、６００ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、８００ｍ２／ｇ以上であることがより好ましく、２０００ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、１８００ｍ２／ｇ以下であることがより好ましく、１６００ｍ２／ｇ以下であることが更に好ましい。なお、本発明において、「ＢＥＴ比表面積」とは、ＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ）法を用いて測定した窒素吸着比表面積を指す。
【0033】
ＣＮＴの平均直径は、１ｎｍ以上であることが好ましく、６０ｎｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以下であることがより好ましく、１０ｎｍ以下であることが更に好ましい。なお、本発明において、「ＣＮＴの平均直径」は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像上で、例えば、２０本のＣＮＴについて直径（外径）を測定し、個数平均値を算出することで求めることができる。
【0034】
また、ＣＮＴは、平均長さが、１０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましく、８０μｍ以上であることが更に好ましく、１００μｍ以上であることが特に好ましく、６００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましく、４００μｍ以下であることが更に好ましい。平均長さが上記範囲内であるＣＮＴは、ＣＮＴ粗分散液中において凝集しにくい。
【0035】
更に、ＣＮＴは、通常、アスペクト比（長さ／直径）が１０超である。なお、ＣＮＴのアスペクト比は、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて、無作為に選択したＣＮＴ１００本の直径および長さを測定し、直径と長さとの比（長さ／直径）の平均値を算出することにより求めることができる。
【0036】
また、ＣＮＴとしては、平均直径（Ａｖ）に対する、直径の標準偏差（σ：標本標準偏差）に３を乗じた値（３σ）の比（３σ／Ａｖ）が０．２０超０．６０以下のＣＮＴを用いることが好ましく、３σ／Ａｖが０．２５超のＣＮＴを用いることがより好ましく、３σ／Ａｖが０．４０超のＣＮＴを用いることが更に好ましい。
なお、ＣＮＴの平均直径（Ａｖ）および標準偏差（σ）は、ＣＮＴの製造方法や製造条件を変更することにより調整してもよいし、異なる製法で得られたＣＮＴを複数種類組み合わせることにより調整してもよい。
なお、ＣＮＴの平均直径（Ａｖ）および標準偏差（σ）は、ＣＮＴの製造方法や製造条件を変更することにより調整してもよいし、異なる製法で得られたＣＮＴを複数種類組み合わせることにより調整してもよい。
【0037】
そして、ＣＮＴとしては、前述のようにして測定した直径を横軸に、その頻度を縦軸に取ってプロットし、ガウシアンで近似した際に、正規分布を取るものが通常使用される。
【0038】
また、ＣＮＴは、吸着等温線から得られるｔ－プロットが上に凸な形状を示すことが好ましい。なお、「ｔ－プロット」は、窒素ガス吸着法により測定されたＣＮＴの吸着等温線において、相対圧を窒素ガス吸着層の平均厚みｔ（ｎｍ）に変換することにより得ることができる。すなわち、窒素ガス吸着層の平均厚みｔを相対圧Ｐ／Ｐ０に対してプロットした、既知の標準等温線から、相対圧に対応する窒素ガス吸着層の平均厚みｔを求めて上記変換を行うことにより、ＣＮＴのｔ－プロットが得られる（de Boerらによるｔ－プロット法）。
【0039】
ここで、表面に細孔を有する物質では、窒素ガス吸着層の成長は、次の（１）～（３）の過程に分類される。そして、下記の（１）～（３）の過程によって、ｔ－プロットの傾きに変化が生じる。
（１）全表面への窒素分子の単分子吸着層形成過程
（２）多分子吸着層形成とそれに伴う細孔内での毛管凝縮充填過程
（３）細孔が窒素によって満たされた見かけ上の非多孔性表面への多分子吸着層形成過程
（１）全表面への窒素分子の単分子吸着層形成過程
（２）多分子吸着層形成とそれに伴う細孔内での毛管凝縮充填過程
（３）細孔が窒素によって満たされた見かけ上の非多孔性表面への多分子吸着層形成過程
【0040】
そして、上に凸な形状を示すｔ－プロットは、窒素ガス吸着層の平均厚みｔが小さい領域では、原点を通る直線上にプロットが位置するのに対し、ｔが大きくなると、プロットが当該直線から下にずれた位置となる。かかるｔ－プロットの形状を有するＣＮＴは、ＣＮＴの全比表面積に対する内部比表面積の割合が大きく、ＣＮＴに多数の開口が形成されていることを示している。
【0041】
なお、ＣＮＴのｔ－プロットの屈曲点は、０．２≦ｔ（ｎｍ）≦１．５を満たす範囲にあることが好ましく、０．４５≦ｔ（ｎｍ）≦１．５の範囲にあることがより好ましく、０．５５≦ｔ（ｎｍ）≦１．０の範囲にあることが更に好ましい。ＣＮＴのｔ－プロットの屈曲点がかかる範囲内にあれば、ＣＮＴの分散性が高まりうる。具体的には、屈曲点の値が０．２未満であれば、ＣＮＴが凝集し易く分散性が低下し、屈曲点の値が１．５超であればＣＮＴ同士が絡み合いやすくなり分散性が低下する虞がある。
なお、「屈曲点の位置」は、前述した（１）の過程の近似直線Ａと、前述した（３）の過程の近似直線Ｂとの交点である。
なお、「屈曲点の位置」は、前述した（１）の過程の近似直線Ａと、前述した（３）の過程の近似直線Ｂとの交点である。
【0042】
更にＣＮＴは、ｔ－プロットから得られる全比表面積Ｓ１に対する内部比表面積Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ１）が０．０５以上０．３０以下であるのが好ましい。ＣＮＴのＳ２／Ｓ１の値がかかる範囲内であれば、ＣＮＴの分散性が高まりうる。
ここで、ＣＮＴの全比表面積Ｓ１および内部比表面積Ｓ２は、そのｔ－プロットから求めることができる。具体的には、まず、（１）の過程の近似直線の傾きから全比表面積Ｓ１を、（３）の過程の近似直線の傾きから外部比表面積Ｓ３を、それぞれ求めることができる。そして、全比表面積Ｓ１から外部比表面積Ｓ３を差し引くことにより、内部比表面積Ｓ２を算出することができる。
ここで、ＣＮＴの全比表面積Ｓ１および内部比表面積Ｓ２は、そのｔ－プロットから求めることができる。具体的には、まず、（１）の過程の近似直線の傾きから全比表面積Ｓ１を、（３）の過程の近似直線の傾きから外部比表面積Ｓ３を、それぞれ求めることができる。そして、全比表面積Ｓ１から外部比表面積Ｓ３を差し引くことにより、内部比表面積Ｓ２を算出することができる。
【0043】
因みに、ＣＮＴの吸着等温線の測定、ｔ－プロットの作成、および、ｔ－プロットの解析に基づく全比表面積Ｓ１と内部比表面積Ｓ２との算出は、例えば、市販の測定装置である「ＢＥＬＳＯＲＰ（登録商標）－ｍｉｎｉ」（マイクロトラック・ベル社製）を用いて行うことができる。
【0044】
更に、ＣＮＴは、ラマン分光法を用いて評価した際に、Ｒａｄｉａｌ Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ（ＲＢＭ）のピークを有することが好ましい。なお、三層以上の多層ＣＮＴのラマンスペクトルには、ＲＢＭが存在しない。
【0045】
また、ＣＮＴは、ラマンスペクトルにおけるＤバンドピーク強度に対するＧバンドピーク強度の比（Ｇ／Ｄ比）が０．５以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましく、３．０以上であることがさらに好ましく、１５０以下であることが好ましく、５０以下であることがより好ましく、５．０以下であることが更に好ましい。
【0046】
なお、ＣＮＴは、特に限定されることなく、アーク放電法、レーザーアブレーション法、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）などの既知のＣＮＴの合成方法を用いて製造することができる。具体的には、ＣＮＴは、例えば、ＣＮＴ製造用の触媒層を表面に有する基材上に原料化合物およびキャリアガスを供給し、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）によりＣＮＴを合成する際に、系内に微量の酸化剤（触媒賦活物質）を存在させることで、触媒層の触媒活性を飛躍的に向上させるという方法（スーパーグロース法；国際公開第２００６／０１１６５５号参照）に準じて、効率的に製造することができる。なお、以下では、スーパーグロース法により得られるＣＮＴを「ＳＧＣＮＴ」と称することがある。
そして、スーパーグロース法により製造されたＣＮＴは、ＳＧＣＮＴのみから構成されていてもよいし、ＳＧＣＮＴに加え、例えば、非円筒形状の炭素ナノ構造体等その他の炭素成分を含んでいてもよい。
そして、スーパーグロース法により製造されたＣＮＴは、ＳＧＣＮＴのみから構成されていてもよいし、ＳＧＣＮＴに加え、例えば、非円筒形状の炭素ナノ構造体等その他の炭素成分を含んでいてもよい。
【0047】
また、ＣＮＴ粗分散液は、任意で界面活性剤などの添加剤を含有していてもよい。界面活性剤としては特に限定されることなく、非イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤などが想定されうる。これらの界面活性剤としては、本件技術分野において既知のものが想定されうる。また、ＣＮＴ粗分散液は、不可避的に合成条件に由来する金属不純物などを含有し得る。
【0048】
さらに、ＣＮＴ粗分散液は、ＣＮＴの表面処理などの目的の下に配合されうる、酸化剤を含有していてもよい。そのような酸化剤としては、特に限定されることなく、硝酸、過酸化水素、硫酸、及び塩酸、並びにこれらの塩などを用いることができる。中でも、硝酸のアンモニウム塩である硝酸アンモニウムが好ましい。ＣＮＴ粗分散液中の酸化剤濃度は、ｐＨが上記範囲内となる限りにおいて特に限定されないが、１．０質量％以上１５．０質量％以下でありうる。ここで、酸化剤として硝酸を用いた場合、ＣＮＴ粗分散液中の酸化剤濃度は１．０質量％以上であることが好ましい。
【0049】
ここで、ＣＮＴ粗分散液中のＣＮＴの濃度は、３．０質量％以下であることが好ましく、２．５質量％以下であることがより好ましく、２．０質量％以下であることが更に好ましい。なお、ＣＮＴ粗分散液中のＣＮＴの濃度の下限値は特に限定されないが、０．０１質量％以上でありうる。ＣＮＴ粗分散液中のＣＮＴの濃度が上記上限値以下であれば、フィルターの詰まりの発生を一層効果的に抑制することができる。
【0050】
＜手順２＞
手順２では、手順１で準備したＣＮＴ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるように、ＣＮＴ粗分散液のｐＨを調整する。具体的には、手順２では、ＣＮＴ粗分散液に対して水などを添加することにより、手順１で準備したｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液のｐＨを１．０以上１．５以下の範囲になるように調整する。
手順２では、手順１で準備したＣＮＴ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるように、ＣＮＴ粗分散液のｐＨを調整する。具体的には、手順２では、ＣＮＴ粗分散液に対して水などを添加することにより、手順１で準備したｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液のｐＨを１．０以上１．５以下の範囲になるように調整する。
【0051】
ここで、手順２において、ＣＮＴ粗分散液のｐＨを１．１以上にすることが好ましく、１．２以上にすることがより好ましく、１．４以下とすることが好ましい。ＣＮＴ粗分散液のｐＨを上記範囲内としてクロスフロー濾過することで、フィルターの詰まりの発生を一層効果的に抑制することができる。
【0052】
手順２においてｐＨを調整した後のＣＮＴ粗分散液中の酸化剤濃度は、ｐＨが上記範囲内となる限りにおいて特に限定されないが、０．１質量％以上１．０質量％以下でありうる。特に、酸化剤として硝酸を用いた場合、調整した後のＣＮＴ粗分散液中の酸化剤濃度は０．１質量％以上であることが好ましい。
【0053】
図１に示す装置１００においては、第１タンク１０内にて、手順２が実施される。なお、第１タンク１０内には、ＣＮＴ粗分散液供給部１１からＣＮＴ粗分散液が供給される。また、第１タンク１０内には、第１ｐＨ調整部１２からｐＨ調整剤が供給され、ＣＮＴ粗分散液のｐＨを調整する。ｐＨ調整剤としては、ＣＮＴ粗分散液のｐＨを１．０未満から１．０以上に調整できる限りにおいて特に限定されることなく、水及び緩衝剤などを用いることができる。中でも、手順２においてはＣＮＴ粗分散液に対して水を添加してｐＨを１．０以上とすることが好ましい。なお、緩衝剤としては、特に限定されないが、アンモニア水および硝酸アンモニウム水溶液等を用いることができる。
【0054】
＜手順３、手順４＞
手順３では、ｐＨ調整されたＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する。図１に示す装置１００においては第１濾過ユニット４０は、例えば、フィルターとしてのセラミック膜を内蔵したフィルターモジュールを備えている。ここで、クロスフロー濾過とは、フィルター表面に対し平行な流れを作ることで、ろ過対象物中の懸濁物質などがフィルター表面に堆積することを抑制しながら濾過を行う方式である。フィルターにより隔てられる領域の内、フィルターを通過する前の領域を一次領域、フィルターを通過した後の領域を二次領域と称するものとする。ＣＮＴ粗分散液のクロスフロー濾過においては、一次領域側をＣＮＴ粗分散液がフィルターモジュール内のフィルター表面に対し平行に流れつつ、一部の液分及び不要成分を二次側領域に移行させる。これにより、ＣＮＴ粗分散液の純度を高めて精製処理ＣＮＴ分散液とすることができる。
手順３では、ｐＨ調整されたＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する。図１に示す装置１００においては第１濾過ユニット４０は、例えば、フィルターとしてのセラミック膜を内蔵したフィルターモジュールを備えている。ここで、クロスフロー濾過とは、フィルター表面に対し平行な流れを作ることで、ろ過対象物中の懸濁物質などがフィルター表面に堆積することを抑制しながら濾過を行う方式である。フィルターにより隔てられる領域の内、フィルターを通過する前の領域を一次領域、フィルターを通過した後の領域を二次領域と称するものとする。ＣＮＴ粗分散液のクロスフロー濾過においては、一次領域側をＣＮＴ粗分散液がフィルターモジュール内のフィルター表面に対し平行に流れつつ、一部の液分及び不要成分を二次側領域に移行させる。これにより、ＣＮＴ粗分散液の純度を高めて精製処理ＣＮＴ分散液とすることができる。
【0055】
図１に示す装置１００においては、第１タンク１０から第１供給ラインＳＬ１を経て、第１循環ラインＣＬ１へと、ＣＮＴ粗分散液が供給される。第１循環ラインＣＬ１内では、第１循環ポンプＰ１によりＣＮＴ粗分散液が第１濾過ユニット４０に送り込まれる。第１濾過ユニット４０にてクロスフロー濾過された精製処理ＣＮＴ分散液は、第１循環ラインＣＬ１内を、さらに少なくとも１回以上循環して、複数回にわたり第１濾過ユニット４０にてクロスフロー濾過されることが好ましい（手順４）。すなわち、手順４においては、少なくとも１回以上クロスフロー濾過を繰り返し実施して再精製ＣＮＴ分散液を得る。そして、手順４で得られた再精製ＣＮＴ分散液は、第２供給ラインＳＬ２へと流出する。
【0056】
＜手順５＞
手順５においては、上述した手順４で得られた再精製ＣＮＴ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整して調整済精製ＣＮＴ分散液を得る。図１に示す装置１００においては、手順５は、仕上げユニット３０にて実施される。この際、手順４を経て第２供給ラインＳＬ２へと流出した再精製ＣＮＴ分散液は、第３供給ラインＳＬ３を経て、仕上げユニット３０へと流入する。仕上げユニット３０に接続された調整部３１は、分散媒である水、及び／又は、ｐＨ調整剤を仕上げユニット３０に対して添加可能に構成されている。ｐＨ調整剤としては特に限定されることなく、水及び緩衝剤を挙げることができる。また、緩衝剤としては、特に限定されないが、アンモニア水および硝酸アンモニウム水溶液等を用いることができる。
手順５においては、上述した手順４で得られた再精製ＣＮＴ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整して調整済精製ＣＮＴ分散液を得る。図１に示す装置１００においては、手順５は、仕上げユニット３０にて実施される。この際、手順４を経て第２供給ラインＳＬ２へと流出した再精製ＣＮＴ分散液は、第３供給ラインＳＬ３を経て、仕上げユニット３０へと流入する。仕上げユニット３０に接続された調整部３１は、分散媒である水、及び／又は、ｐＨ調整剤を仕上げユニット３０に対して添加可能に構成されている。ｐＨ調整剤としては特に限定されることなく、水及び緩衝剤を挙げることができる。また、緩衝剤としては、特に限定されないが、アンモニア水および硝酸アンモニウム水溶液等を用いることができる。
【0057】
手順５においてｐＨを調整する場合の目標とするｐＨは、４．５以上であることが好ましく、５．５以上であることがより好ましく、８．０以下であることが好ましく、７．５以下であることがより好ましい。
【0058】
また、手順５において濃度を調整する場合の目標とする濃度は、０．０５質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましく、１．０質量％以下であってもよい。
【0059】
＜手順６＞
ここで、手順５で得られた調整済精製ＣＮＴ分散液に対して超音波処理を行うことが好ましい。得られるＣＮＴ分散液の分散性を一層高めることができるからである。超音波処理条件は特に限定されることなく、常法に従う。図１に示す装置１００においては、仕上げユニット３０に備えられる超音波発生装置Ｓ２により発生された超音波により、仕上げユニット３０内に収容される調整済精製ＣＮＴ分散液が超音波処理される。かかる製造方法によれば、分散性に優れるＣＮＴ分散液を得ることができる。なお、超音波処理条件は、ＣＮＴを良好に分散させ得る限りにおいて特に限定されないが、例えば、１５Ｗ／Ｌ以上３０Ｗ／Ｌ以下、且つ、周波数２５ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下の範囲でありうる。また、超音波処理時間もＣＮＴを良好に分散させ得る限りにおいて特に限定されないが、例えば、２時間以上３０時間以下の範囲でありうる。
ここで、手順５で得られた調整済精製ＣＮＴ分散液に対して超音波処理を行うことが好ましい。得られるＣＮＴ分散液の分散性を一層高めることができるからである。超音波処理条件は特に限定されることなく、常法に従う。図１に示す装置１００においては、仕上げユニット３０に備えられる超音波発生装置Ｓ２により発生された超音波により、仕上げユニット３０内に収容される調整済精製ＣＮＴ分散液が超音波処理される。かかる製造方法によれば、分散性に優れるＣＮＴ分散液を得ることができる。なお、超音波処理条件は、ＣＮＴを良好に分散させ得る限りにおいて特に限定されないが、例えば、１５Ｗ／Ｌ以上３０Ｗ／Ｌ以下、且つ、周波数２５ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下の範囲でありうる。また、超音波処理時間もＣＮＴを良好に分散させ得る限りにおいて特に限定されないが、例えば、２時間以上３０時間以下の範囲でありうる。
【0060】
（第二の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法）
本発明の第二の実施形態にかかるＣＮＴ分散液の製造方法は、ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整されたＣＮＴ粗分散液をタンク内に収容する手順Ａと、タンク内に収容されたＣＮＴ粗分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順Ｂと、手順ＢでｐＨ調整されたＣＮＴ粗分散液に対して超音波処理を行う手順Ｃと、手順Ｃで超音波処理されたＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する手順Dと、を含むことを特徴とする。さらに、本発明の第二の実施形態にかかるＣＮＴ分散液の製造方法は、手順Ｄにおいて分離された精製処理ＣＮＴ分散液に対して、少なくとも１回以上、手順Ｃおよび手順Ｄを繰り返して実施して再精製ＣＮＴ分散液を得る手順Ｅ、手順Ｅで得られた再精製ＣＮＴ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整する手順Ｆ、及び手順Ｆで得られた調整済精製ＣＮＴ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｇを含むことが好ましい。
本発明の第二の実施形態にかかるＣＮＴ分散液の製造方法は、ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整されたＣＮＴ粗分散液をタンク内に収容する手順Ａと、タンク内に収容されたＣＮＴ粗分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順Ｂと、手順ＢでｐＨ調整されたＣＮＴ粗分散液に対して超音波処理を行う手順Ｃと、手順Ｃで超音波処理されたＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する手順Dと、を含むことを特徴とする。さらに、本発明の第二の実施形態にかかるＣＮＴ分散液の製造方法は、手順Ｄにおいて分離された精製処理ＣＮＴ分散液に対して、少なくとも１回以上、手順Ｃおよび手順Ｄを繰り返して実施して再精製ＣＮＴ分散液を得る手順Ｅ、手順Ｅで得られた再精製ＣＮＴ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整する手順Ｆ、及び手順Ｆで得られた調整済精製ＣＮＴ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｇを含むことが好ましい。
【0061】
以下、一例として、図１に示す概略構成を満たす装置により第二の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法が実施されるものとして説明する。
【0062】
＜手順Ａ＞
手順Ａでは、ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整されたＣＮＴ粗分散液をタンク内に収容する。図１に示す装置１００においては、第２タンク２０内に所定のＣＮＴ粗分散液を収容する。ここで、ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整されたＣＮＴ粗分散液は上述した第一の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法の手順３又は４を経て製造されたものであってもよいし、別途の方途に従って準備されたものであってもよい。
手順Ａでは、ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整されたＣＮＴ粗分散液をタンク内に収容する。図１に示す装置１００においては、第２タンク２０内に所定のＣＮＴ粗分散液を収容する。ここで、ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整されたＣＮＴ粗分散液は上述した第一の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法の手順３又は４を経て製造されたものであってもよいし、別途の方途に従って準備されたものであってもよい。
【0063】
手順Ａにおいてタンク内に収容するＣＮＴ粗分散液のｐＨは、１．１以上が好ましく、１．２以上がより好ましく、１．４以下が好ましい。
【0064】
また、手順Ａにおいてタンク内に収容されるＣＮＴ粗分散液中の酸化剤濃度は、ｐＨが上記範囲内となる限りにおいて特に限定されないが、０．１質量％以上１．０質量％以下でありうる。ここで、酸化剤として硝酸を用いた場合、ＣＮＴ粗分散液中の酸化剤濃度は０．１質量％以上であることが好ましい。
【0065】
また、手順Ａにおいてタンク内に収容するＣＮＴ粗分散液の中のＣＮＴの濃度は、３．０質量％以下であることが好ましく、２．５質量％以下であることがより好ましく、２．０質量％以下であることが更に好ましい。なお、ＣＮＴ粗分散液中のＣＮＴの濃度の下限値は特に限定されないが、０．０１質量％以上でありうる。ＣＮＴ粗分散液中のＣＮＴの濃度が上記上限値以下であれば、フィルターの詰まりの発生を一層効果的に抑制することができる。
【0066】
なお、ＣＮＴ粗分散液に含有される、ＣＮＴ、分散媒、及び任意の添加剤などについては、第一の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法の場合と同様である。
【0067】
＜手順Ｂ＞
手順Ｂでは、タンク内に収容されたＣＮＴ粗分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する。具体的には、手順Ｂでは、ＣＮＴ粗分散液に対して硝安水などのｐＨ調整剤を添加することにより、手順Ａで準備したｐＨが１．０以上１．５以下の範囲であるＣＮＴ粗分散液のｐＨを４．０超８．０以下の範囲になるように調整する。なお、硝安水とは、アンモニア、硝酸アンモニウム、及び水の混合物であり、ｐＨ７程度のｐＨ調整剤である。手順Ｂで用いるｐＨ調整剤はこれに限定されず、水及び上記したような既知の緩衝液を用いることができる。
手順Ｂでは、タンク内に収容されたＣＮＴ粗分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する。具体的には、手順Ｂでは、ＣＮＴ粗分散液に対して硝安水などのｐＨ調整剤を添加することにより、手順Ａで準備したｐＨが１．０以上１．５以下の範囲であるＣＮＴ粗分散液のｐＨを４．０超８．０以下の範囲になるように調整する。なお、硝安水とは、アンモニア、硝酸アンモニウム、及び水の混合物であり、ｐＨ７程度のｐＨ調整剤である。手順Ｂで用いるｐＨ調整剤はこれに限定されず、水及び上記したような既知の緩衝液を用いることができる。
【0068】
ここで、手順Ｂにおいて、ＣＮＴ粗分散液のｐＨを４．５以上とすることが好ましく、５．５以上とすることがより好ましく、７．５以下とすることが好ましい。ｐＨをかかる範囲内とすることによって、得られるＣＮＴ分散液の分散安定性を一層高めることができる。
【0069】
また、手順ＢにおいてｐＨ調整されたＣＮＴ粗分散液中の酸化剤濃度は、ｐＨが上記範囲内となる限りにおいて特に限定されないが、０．００１質量％以上０．０５質量％以下でありうる。
【0070】
図１に示す装置１００においては、第２タンク２０内において手順Ｂが実施される。ｐＨ調整剤は、第２タンク２０に対して接続された第２ｐＨ調整部２１から第２タンク２０に対して供給される。
【0071】
＜手順Ｃ＞
手順Ｃでは、手順ＢでｐＨ調整されたＣＮＴ粗分散液に対して超音波処理を行う。超音波処理方法は特に限定されることなく、常法に従う。手順Ｃにおいて、すなわち、ＣＮＴ粗分散液のｐＨを４．０超８．０以下の範囲にした後に、超音波処理することで、ＣＮＴ粗分散液の分散性を向上させて粘度を下げることができ、これにより、フィルターのつまりの発生を効果的に抑制することができる。また、クロスフローライン中での気泡の発生も抑制することができ、気泡に起因するクロスフロー濾過中の移送トラブルを抑制することができる。なお、上述した手順Ａの時点、換言すると、ＣＮＴ粗分散液のｐＨが１．５以下であるタイミングにおいては、ＣＮＴ粗分散液に対して超音波処理をしないことが好ましい。本発明者らの検討によれば、ｐＨが１．５以下であるタイミングにＣＮＴ粗分散液を超音波処理してしまえば、却ってフィルターの詰まりを発生しやすくする傾向があることが明らかとなったからである。
手順Ｃでは、手順ＢでｐＨ調整されたＣＮＴ粗分散液に対して超音波処理を行う。超音波処理方法は特に限定されることなく、常法に従う。手順Ｃにおいて、すなわち、ＣＮＴ粗分散液のｐＨを４．０超８．０以下の範囲にした後に、超音波処理することで、ＣＮＴ粗分散液の分散性を向上させて粘度を下げることができ、これにより、フィルターのつまりの発生を効果的に抑制することができる。また、クロスフローライン中での気泡の発生も抑制することができ、気泡に起因するクロスフロー濾過中の移送トラブルを抑制することができる。なお、上述した手順Ａの時点、換言すると、ＣＮＴ粗分散液のｐＨが１．５以下であるタイミングにおいては、ＣＮＴ粗分散液に対して超音波処理をしないことが好ましい。本発明者らの検討によれば、ｐＨが１．５以下であるタイミングにＣＮＴ粗分散液を超音波処理してしまえば、却ってフィルターの詰まりを発生しやすくする傾向があることが明らかとなったからである。
【0072】
図１に示す装置１００においては、第２タンク２０に取り付けられた超音波発生装置Ｓ１により発生された超音波により、第２タンク２０内に収容されたＣＮＴ粗分散液が超音波処理される。そして、超音波処理されたＣＮＴ粗分散液は、第４供給ラインＳＬ４に供給される。
【0073】
＜手順Ｄ、手順Ｅ＞
手順Ｄでは、手順Ｃで超音波処理されたＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する。図１に示す装置１００においては第２濾過ユニット５０は、第１濾過ユニット４０と同様に、例えば、フィルターとしてのセラミック膜を内蔵したフィルターモジュールを備えている。そして、装置１００においては、第２タンク２０から第４供給ラインＳＬ４を経て、第２循環ラインＣＬ２へと、ＣＮＴ粗分散液が供給される。第２循環ラインＣＬ２内では、第２循環ポンプＰ３によりＣＮＴ粗分散液が第２濾過ユニット５０に送り込まれる。第２濾過ユニット５０にてクロスフロー濾過された精製処理ＣＮＴ分散液は、第２循環ラインＣＬ２を経て、さらには、大循環ラインＣＬ３を経て第２タンク２０を経て、そこで超音波処理に供されること（すなわち、手順Ｃ）を、少なくとも１回以上繰り返して、複数回にわたり第２濾過ユニット５０にてクロスフロー濾過されることが好ましい（手順Ｅ）。すなわち、手順Ｅにおいては、少なくとも１回以上手順Ｃ及び手順Ｄを繰り返し実施して再精製ＣＮＴ分散液を得る。第２濾過ユニット５０にてクロスフロー濾過された精製処理ＣＮＴ分散液が、さらに、大循環ラインＣＬ３を経て第２タンク２０を経て、そこで超音波処理に供されることで、精製処理ＣＮＴ分散液を比較的長時間にわたり超音波処理することができ、分散性が一層向上し得る。その結果、一層良好にフィルターの詰まり発生を抑制することができる。
手順Ｄでは、手順Ｃで超音波処理されたＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する。図１に示す装置１００においては第２濾過ユニット５０は、第１濾過ユニット４０と同様に、例えば、フィルターとしてのセラミック膜を内蔵したフィルターモジュールを備えている。そして、装置１００においては、第２タンク２０から第４供給ラインＳＬ４を経て、第２循環ラインＣＬ２へと、ＣＮＴ粗分散液が供給される。第２循環ラインＣＬ２内では、第２循環ポンプＰ３によりＣＮＴ粗分散液が第２濾過ユニット５０に送り込まれる。第２濾過ユニット５０にてクロスフロー濾過された精製処理ＣＮＴ分散液は、第２循環ラインＣＬ２を経て、さらには、大循環ラインＣＬ３を経て第２タンク２０を経て、そこで超音波処理に供されること（すなわち、手順Ｃ）を、少なくとも１回以上繰り返して、複数回にわたり第２濾過ユニット５０にてクロスフロー濾過されることが好ましい（手順Ｅ）。すなわち、手順Ｅにおいては、少なくとも１回以上手順Ｃ及び手順Ｄを繰り返し実施して再精製ＣＮＴ分散液を得る。第２濾過ユニット５０にてクロスフロー濾過された精製処理ＣＮＴ分散液が、さらに、大循環ラインＣＬ３を経て第２タンク２０を経て、そこで超音波処理に供されることで、精製処理ＣＮＴ分散液を比較的長時間にわたり超音波処理することができ、分散性が一層向上し得る。その結果、一層良好にフィルターの詰まり発生を抑制することができる。
【0074】
そして、手順Ｄ、Ｅを経て得られた精製処理ＣＮＴ分散液中における酸化剤濃度は、０．０００１質量％未満であることが好ましく、検出機器の検出限界値未満であることがより好ましい。
【0075】
＜手順Ｆ＞
手順Ｆにおいては、手順Ｅで得られた再精製ＣＮＴ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整する。図１に示す装置１００においては、手順Ｆは、仕上げユニット３０にて実施される。この際、手順Ｅで得られた再精製ＣＮＴ分散液は、第５供給ラインＳＬ５へと流出し、第２送液ポンプＰ４により押し出されて仕上げユニット３０へと流入する。ここで、仕上げユニット３０における再精製ＣＮＴ分散液の濃度及びｐＨの少なくともいずれかの調整は、上述した第一の態様における手順５と同様である。すなわち、仕上げユニット３０に接続された調整部３１は、水、及び／又は、ｐＨ調整剤を仕上げユニット３０に対して必要に応じて添加して、再精製ＣＮＴ分散液の濃度及びｐＨの少なくともいずれかを調整する。
手順Ｆにおいては、手順Ｅで得られた再精製ＣＮＴ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整する。図１に示す装置１００においては、手順Ｆは、仕上げユニット３０にて実施される。この際、手順Ｅで得られた再精製ＣＮＴ分散液は、第５供給ラインＳＬ５へと流出し、第２送液ポンプＰ４により押し出されて仕上げユニット３０へと流入する。ここで、仕上げユニット３０における再精製ＣＮＴ分散液の濃度及びｐＨの少なくともいずれかの調整は、上述した第一の態様における手順５と同様である。すなわち、仕上げユニット３０に接続された調整部３１は、水、及び／又は、ｐＨ調整剤を仕上げユニット３０に対して必要に応じて添加して、再精製ＣＮＴ分散液の濃度及びｐＨの少なくともいずれかを調整する。
【0076】
＜手順Ｇ＞
手順Ｇにおいては、手順Ｆで得られた調整済精製ＣＮＴ分散液に対して超音波処理を行う。図１に示す装置１００においては、手順Ｇは、仕上げユニット３０にて実施される。ここで、仕上げユニット３０における超音波処理は、上述した第一の態様における手順６と同様である。手順Ｇにおいて超音波処理を実施することで、得られるＣＮＴ分散液の分散性を高めることができる。
手順Ｇにおいては、手順Ｆで得られた調整済精製ＣＮＴ分散液に対して超音波処理を行う。図１に示す装置１００においては、手順Ｇは、仕上げユニット３０にて実施される。ここで、仕上げユニット３０における超音波処理は、上述した第一の態様における手順６と同様である。手順Ｇにおいて超音波処理を実施することで、得られるＣＮＴ分散液の分散性を高めることができる。
【0077】
（第三の態様にかかるＣＮＴ分散液の製造方法）
本発明の第三の実施形態にかかるＣＮＴ分散液の製造方法は、上述した第一の態様と第二の態様とを組み合わせたものである。具体的には、ｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液を準備する手順１と、ＣＮＴ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、手順２で得られたｐＨ調整済ＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する手順３と、精製処理ＣＮＴ分散液をタンク内に収容する手順Ａと、タンク内に収容された前記精製処理ＣＮＴ分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順Ｂと、手順ＢでｐＨ調整されたＣＮＴ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｃと、手順Ｃで超音波処理されたＣＮＴ分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する手順Ｄとを含むことを特徴とする。このように、手順１でｐＨが１．０未満であった粗分散液のｐＨを一気に中性まで調整するのではなく、段階的に、すなわち、手順２において、ＣＮＴ粗分散液のｐＨを１．０以上１．５以下の範囲となるように調整し、さらに、手順Ｂにおいて４．０超８．０以下の範囲になるように、精製しつつ調整することで、急激なｐＨ変化に起因してＣＮＴの凝集が発生することを一層効果的に抑制して、クロスフロー濾過におけるフィルターの詰まりの発生を効果的に抑制することができる。
本発明の第三の実施形態にかかるＣＮＴ分散液の製造方法は、上述した第一の態様と第二の態様とを組み合わせたものである。具体的には、ｐＨが１．０未満であるＣＮＴ粗分散液を準備する手順１と、ＣＮＴ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順２と、手順２で得られたｐＨ調整済ＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する手順３と、精製処理ＣＮＴ分散液をタンク内に収容する手順Ａと、タンク内に収容された前記精製処理ＣＮＴ分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整する手順Ｂと、手順ＢでｐＨ調整されたＣＮＴ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｃと、手順Ｃで超音波処理されたＣＮＴ分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理ＣＮＴ分散液と濾液とに分離する手順Ｄとを含むことを特徴とする。このように、手順１でｐＨが１．０未満であった粗分散液のｐＨを一気に中性まで調整するのではなく、段階的に、すなわち、手順２において、ＣＮＴ粗分散液のｐＨを１．０以上１．５以下の範囲となるように調整し、さらに、手順Ｂにおいて４．０超８．０以下の範囲になるように、精製しつつ調整することで、急激なｐＨ変化に起因してＣＮＴの凝集が発生することを一層効果的に抑制して、クロスフロー濾過におけるフィルターの詰まりの発生を効果的に抑制することができる。
【0078】
また、上述した第二の態様と同じく、第三の態様においても、手順Ｄにおいて分離された精製処理ＣＮＴ分散液に対して、少なくとも１回以上、手順Ｃおよび手順Ｄを繰り返し実施して再精製ＣＮＴ分散液を得る手順Ｅを含むことが好ましい。
【0079】
さらに、上述した第二の態様と同じく、第三の態様においても、手順Ｅで得られた再精製ＣＮＴ分散液の濃度およびｐＨの少なくともいずれかを調整する手順Ｆを含むことが好ましい。
【0080】
そして、上述した第二の態様と同じく、第三の態様においても、手順Ｆで得られた調整済の精製ＣＮＴ分散液に対して超音波処理を行う手順Ｇを含むことが好ましい。
【実施例0081】
以下、本発明について実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例において、流体のｐＨ及びフィルターの詰まりは以下に従って評価した。
実施例及び比較例において、流体のｐＨ及びフィルターの詰まりは以下に従って評価した。
【0082】
＜ｐＨ＞
ＣＮＴ粗分散液など、装置内の流体のｐＨは、温度２５℃においてｐＨメータ（堀場アドバンスドテクノ社製「Ｄ－７１」）を用いて測定した。
ＣＮＴ粗分散液など、装置内の流体のｐＨは、温度２５℃においてｐＨメータ（堀場アドバンスドテクノ社製「Ｄ－７１」）を用いて測定した。
【0083】
＜フィルター詰まり＞
フィルター詰まりは、下記基準に従って判定した。
（１）濾過ユニットから濾液コンテナへ流れる流量が設定量の９５％以下で１０分以上続いた場合
（２）濾過ユニットおよび濾液コンテナ間の圧力が循環ポンプのアウト側の圧力の１／３以下で１０分以上続いた場合
上記（１）または（２）のどちらかの状態が発生した時までの、連続運転開始からの経過時間で判定する。
Ａ：クロスフローろ過開始から連続運転５日以上
Ｂ：クロスフローろ過開始から連続運転１日超～５日未満
Ｃ：クロスフローろ過開始から連続運転１日以下
フィルター詰まりは、下記基準に従って判定した。
（１）濾過ユニットから濾液コンテナへ流れる流量が設定量の９５％以下で１０分以上続いた場合
（２）濾過ユニットおよび濾液コンテナ間の圧力が循環ポンプのアウト側の圧力の１／３以下で１０分以上続いた場合
上記（１）または（２）のどちらかの状態が発生した時までの、連続運転開始からの経過時間で判定する。
Ａ：クロスフローろ過開始から連続運転５日以上
Ｂ：クロスフローろ過開始から連続運転１日超～５日未満
Ｃ：クロスフローろ過開始から連続運転１日以下
【0084】
（実施例１、２、比較例１～３）
単層ＣＮＴとしてのＳＧＣＮＴ（日本ゼオン社製、「ＺＥＯＮＡＮＯ（登録商標）ＳＧ１０１」、開口処理なし、ＢＥＴ比表面積：１，２３０ｍ２／ｇ、平均直径：３．３ｎｍ、平均長さ：４００μｍ、ｔ－プロットは上に凸（屈曲点の位置：０．６ｎｍ）、内部比表面積Ｓ２／全比表面積Ｓ１：０．２４）８．０ｇと、７０％濃度の硝酸１０５ｇと、分散媒としての水５５ｇとを混合し、還流温度１１２．８℃にて１２時間還流させた液に対して９％濃度の硝酸と水とで洗浄して、硝酸処理済ＣＮＴを得た。
次いで、得られた硝酸処理済ＣＮＴ１．３５ｇと、分散媒としての水８５．７５ｇと、７０％濃度の硝酸１２．９ｇを混合することにより、ｐＨ１．０未満のＣＮＴ粗分散液を準備した。ＣＮＴ粗分散液における硝酸濃度は９．０質量％であった。
図１に示す装置１００と同じ構造を満たす装置を用いて、上記ＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離することで、ＣＮＴ分散液を製造した。その際、実施例１、２、及び比較例１～３において、第１タンク１０におけるｐＨを表１に示す通りとなるように調整した。そして、第１濾過ユニット４０におけるフィルター詰まりについて上記に従ってそれぞれ評価した。結果を表１に示す。
単層ＣＮＴとしてのＳＧＣＮＴ（日本ゼオン社製、「ＺＥＯＮＡＮＯ（登録商標）ＳＧ１０１」、開口処理なし、ＢＥＴ比表面積：１，２３０ｍ２／ｇ、平均直径：３．３ｎｍ、平均長さ：４００μｍ、ｔ－プロットは上に凸（屈曲点の位置：０．６ｎｍ）、内部比表面積Ｓ２／全比表面積Ｓ１：０．２４）８．０ｇと、７０％濃度の硝酸１０５ｇと、分散媒としての水５５ｇとを混合し、還流温度１１２．８℃にて１２時間還流させた液に対して９％濃度の硝酸と水とで洗浄して、硝酸処理済ＣＮＴを得た。
次いで、得られた硝酸処理済ＣＮＴ１．３５ｇと、分散媒としての水８５．７５ｇと、７０％濃度の硝酸１２．９ｇを混合することにより、ｐＨ１．０未満のＣＮＴ粗分散液を準備した。ＣＮＴ粗分散液における硝酸濃度は９．０質量％であった。
図１に示す装置１００と同じ構造を満たす装置を用いて、上記ＣＮＴ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離することで、ＣＮＴ分散液を製造した。その際、実施例１、２、及び比較例１～３において、第１タンク１０におけるｐＨを表１に示す通りとなるように調整した。そして、第１濾過ユニット４０におけるフィルター詰まりについて上記に従ってそれぞれ評価した。結果を表１に示す。
【0085】
（実施例３～５、比較例４，５）
上記実施例１に係る処理を経て、ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整されたＣＮＴ粗分散液を、図１に示す装置１００と同じ構造を満たす装置における第２タンク２０内に収容し、ｐＨが表１に示す通りとなるように、ＣＮＴ粗分散液に対して水を添加した。さらに、表１に示す通り、実施例３～５及び比較例４においては、第２タンク２０にて超音波処理を実施した。なお、超音波処理を実施した例における超音波処理条件は２２Ｗ／Ｌ且つ周波数４０ｋＨｚであった。そして、第２濾過ユニット５０におけるフィルター詰まりについて上記に従ってそれぞれ評価した。結果を表１に示す。
上記実施例１に係る処理を経て、ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整されたＣＮＴ粗分散液を、図１に示す装置１００と同じ構造を満たす装置における第２タンク２０内に収容し、ｐＨが表１に示す通りとなるように、ＣＮＴ粗分散液に対して水を添加した。さらに、表１に示す通り、実施例３～５及び比較例４においては、第２タンク２０にて超音波処理を実施した。なお、超音波処理を実施した例における超音波処理条件は２２Ｗ／Ｌ且つ周波数４０ｋＨｚであった。そして、第２濾過ユニット５０におけるフィルター詰まりについて上記に従ってそれぞれ評価した。結果を表１に示す。
【0086】
【表1】
【0087】
表１に示す実施例１の評価結果から明らかなように、ｐＨが１．０未満であるカーボンナノチューブ粗分散液を準備し、かかるカーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが１．０以上１．５以下の範囲となるようにｐＨ調整し、さらにｐＨ調整されたカーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過して、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離することで、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制することができることが分かる。
また、表１に示す実施例３～５の評価結果から明らかなように、ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整されたカーボンナノチューブ粗分散液をタンク内に収容してから、かかるカーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整し、さらに、ｐＨ調整されたカーボンナノチューブ粗分散液に対して超音波処理を行って、超音波処理されたカーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離することで、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制することができることが分かる。
また、表１に示す実施例３～５の評価結果から明らかなように、ｐＨが１．０以上１．５以下の範囲に調整されたカーボンナノチューブ粗分散液をタンク内に収容してから、かかるカーボンナノチューブ粗分散液のｐＨが４．０超８．０以下の範囲となるようにｐＨ調整し、さらに、ｐＨ調整されたカーボンナノチューブ粗分散液に対して超音波処理を行って、超音波処理されたカーボンナノチューブ粗分散液をクロスフロー濾過することにより、精製処理カーボンナノチューブ分散液と濾液とに分離することで、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制することができることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0088】
本発明によれば、フィルターの詰まりの発生を効果的に抑制することができる、ＣＮＴ分散液の製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【0089】
１０ 第１タンク
１１ ＣＮＴ粗分散液供給部
１２ 第１ｐＨ調整部
２０ 第２タンク
２１ 第２ｐＨ調整部
３０ 仕上げユニット
３１ 調整部
４０ 第１濾過ユニット
４１ 第１濾液コンテナ
５０ 第２濾過ユニット
５１ 第２濾液コンテナ
ＣＬ１ 第１循環ライン
ＣＬ２ 第２循環ライン
ＣＬ３ 大循環ライン
Ｐ１ 第１循環ポンプ
Ｐ２ 第１送液ポンプ
Ｐ３ 第２循環ポンプ
Ｐ４ 第２送液ポンプ
ＳＬ１ 第１供給ライン
ＳＬ２ 第２供給ライン
ＳＬ３ 第３供給ライン
ＳＬ４ 第４供給ライン
ＳＬ５ 第５供給ライン
ＳＬ６ 第６供給ライン
Ｓ１，Ｓ２ 超音波発生装置
１１ ＣＮＴ粗分散液供給部
１２ 第１ｐＨ調整部
２０ 第２タンク
２１ 第２ｐＨ調整部
３０ 仕上げユニット
３１ 調整部
４０ 第１濾過ユニット
４１ 第１濾液コンテナ
５０ 第２濾過ユニット
５１ 第２濾液コンテナ
ＣＬ１ 第１循環ライン
ＣＬ２ 第２循環ライン
ＣＬ３ 大循環ライン
Ｐ１ 第１循環ポンプ
Ｐ２ 第１送液ポンプ
Ｐ３ 第２循環ポンプ
Ｐ４ 第２送液ポンプ
ＳＬ１ 第１供給ライン
ＳＬ２ 第２供給ライン
ＳＬ３ 第３供給ライン
ＳＬ４ 第４供給ライン
ＳＬ５ 第５供給ライン
ＳＬ６ 第６供給ライン
Ｓ１，Ｓ２ 超音波発生装置
【図1】
