JP2021179005A - Apparatus and method for continuously manufacturing nano carbon material - Google Patents

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厚志 北野
Atsushi Kitano
哲夫 清水
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Abstract

To provide an apparatus and method for continuously manufacturing a nano carbon material, continuously manufacturing a nano carbon material having one or more layers at a constant speed at a low cost.SOLUTION: An apparatus 1 for continuously manufacturing a nano carbon material comprises: a continuous conveying device 110 for continuously conveying a continuous conveyance substrate 15; a carrying-in port 65 for carrying in the continuous conveyance substrate 15; a carrying-out port 67 for carrying out the continuous conveyance substrate 15; a reaction vessel 60 for storing the continuous conveyance substrate 15 during the conveyance; a gas carbon source supply part 30 for supplying a gas carbon source 35 in the reaction vessel 60; and a heating part 50 for depositing a nano carbon material layer 90 on the surface of the continuous conveyance substrate by heating the continuous conveyance substrate in the reaction vessel. The heating part 50 includes an optical heater 51 for heating the continuous conveyance substrate in the reaction vessel by emitting light into the reaction vessel.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ナノ炭素材料の連続製造装置及びナノ炭素材料の連続製造方法に関する。 The present invention relates to a device for continuously producing a nanocarbon material and a method for continuously producing a nanocarbon material.

近年、コネクター等の電気接続部品の電気接点にナノ炭素材料を用いることが検討されている。ここで、ナノ炭素材料とは、グラフェン、二層以上のグラフェンの積層体等からなるグラフェン炭素材料;及びアモルファスカーボン、の1種以上を含む炭素材料を意味する。 In recent years, it has been studied to use nanocarbon materials for electrical contacts of electrical connection parts such as connectors. Here, the nanocarbon material means a carbon material containing one or more of graphene, a graphene carbon material composed of a laminate of two or more layers of graphene, and amorphous carbon.

ナノ炭素材料は、連続的に一定速度で製造可能であると、製造コストが削減されかつ大量生産が容易になるため好ましい。 It is preferable that the nanocarbon material can be continuously manufactured at a constant speed because the manufacturing cost is reduced and mass production is facilitated.

特許文献1には、所定位置にマイクロ波を印加することにより、原料ガスからラジカルを含むプラズマを生成するとともにラジカルを基材の表面に強制拡散させる、プラズマCVDを用いたグラフェン成膜方法が開示されている。特許文献1の方法によれば、大面積のグラフェン膜を連続的に製造可能である。 Patent Document 1 discloses a graphene film forming method using plasma CVD, in which a plasma containing radicals is generated from a raw material gas by applying microwaves at a predetermined position and the radicals are forcibly diffused on the surface of a substrate. Has been done. According to the method of Patent Document 1, a large-area graphene film can be continuously produced.

特開2017−66506号公報JP-A-2017-66506

しかしながら、特許文献1のグラフェン成膜方法は、プラズマを生成するため、製造コストが高い。 However, the graphene film forming method of Patent Document 1 generates plasma, so that the manufacturing cost is high.

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、単層以上のナノ炭素材料を低コストで連続的に一定速度で製造する、ナノ炭素材料の連続製造装置及びナノ炭素材料の連続製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art. An object of the present invention is to provide a continuous production apparatus for nanocarbon materials and a continuous production method for nanocarbon materials, which continuously produce nanocarbon materials having a single layer or more at a constant rate at low cost.

本発明の態様に係るナノ炭素材料の連続製造装置は、連続搬送基板を連続搬送する連続搬送装置と、前記連続搬送基板が搬入される搬入口と前記連続搬送基板が搬出される搬出口とを有し、搬送中の前記連続搬送基板を収容する反応容器と、前記反応容器内に気体炭素源を供給する気体炭素源供給部と、前記反応容器内の前記連続搬送基板を加熱することにより前記連続搬送基板の表面にナノ炭素材料層を成膜する加熱部と、を備え、前記加熱部は、前記反応容器内に光を照射することにより前記反応容器内の前記連続搬送基板を加熱する光加熱装置を備える。 The continuous manufacturing apparatus for a nanocarbon material according to an aspect of the present invention includes a continuous transport device for continuously transporting a continuous transport substrate, an inlet for carrying in the continuous transport substrate, and a carry-out outlet for carrying out the continuous transport substrate. By heating the reaction vessel that has and accommodates the continuous transport substrate being transported, the gas carbon source supply unit that supplies the gaseous carbon source into the reaction vessel, and the continuous transport substrate in the reaction vessel. A heating unit for forming a nanocarbon material layer on the surface of the continuous transfer substrate is provided, and the heating unit heats the continuous transfer substrate in the reaction vessel by irradiating the inside of the reaction vessel with light. Equipped with a heating device.

前記ナノ炭素材料の連続製造装置では、前記光加熱装置は、波長0.70μm〜5.00μm、強度1kW〜8kW、の光を照射することが好ましい。 In the continuous production apparatus for nanocarbon materials, it is preferable that the optical heating apparatus irradiates light having a wavelength of 0.70 μm to 5.00 μm and an intensity of 1 kW to 8 kW.

前記ナノ炭素材料の連続製造装置では、前記光加熱装置は、レーザー加熱装置及びフラッシュランプ加熱装置の1種以上であることが好ましい。 In the continuous production apparatus for nanocarbon materials, the optical heating apparatus is preferably one or more of a laser heating apparatus and a flash lamp heating apparatus.

前記ナノ炭素材料の連続製造装置では、前記連続搬送装置は、ロール状の前記連続搬送基板を巻き出す巻出部と、前記連続搬送基板をロール状に巻き取る巻取部と、を備えることが好ましい。 In the continuous production apparatus for nanocarbon materials, the continuous transfer apparatus may include a winding unit for winding the continuous transfer substrate in a roll shape and a winding unit for winding the continuous transfer substrate in a roll shape. preferable.

前記ナノ炭素材料の連続製造装置では、前記反応容器から搬出された前記連続搬送基板を前記巻取部で巻き取る前に冷却する巻取前冷却部をさらに備えることが好ましい。 It is preferable that the continuous production apparatus for the nanocarbon material further includes a pre-winding cooling unit that cools the continuous transport substrate carried out from the reaction vessel before being wound by the winding unit.

前記ナノ炭素材料の連続製造装置では、前記連続搬送基板の搬送方向を前記反応容器内で方向転換させる方向転換ローラーを前記反応容器内にさらに備えることが好ましい。 In the continuous production apparatus for nanocarbon materials, it is preferable that the reaction vessel is further provided with a direction changing roller that changes the transport direction of the continuous transport substrate in the reaction vessel.

前記ナノ炭素材料の連続製造装置では、前記巻取前冷却部は、前記巻取部で巻き取る前の前記連続搬送基板に接触する冷却ローラーである
ことが好ましい。
In the continuous manufacturing apparatus for nanocarbon materials, the pre-winding cooling unit is preferably a cooling roller that comes into contact with the continuous transport substrate before being wound by the winding unit.

本発明の態様に係るナノ炭素材料の連続製造方法は、連続搬送される連続搬送基板を反応容器内で気体炭素源の存在下で加熱することにより、前記連続搬送基板の表面にナノ炭素材料層を成膜する成膜工程を備え、前記成膜工程は、前記反応容器内に光を照射することにより前記反応容器内の前記連続搬送基板を加熱する光加熱装置を用いる。 In the method for continuously producing a nanocarbon material according to an aspect of the present invention, a continuous transfer substrate is heated in a reaction vessel in the presence of a gaseous carbon source, whereby a nanocarbon material layer is formed on the surface of the continuous transfer substrate. The film forming step comprises a film forming step of heating the continuous transfer substrate in the reaction vessel by irradiating the inside of the reaction vessel with light.

前記ナノ炭素材料の連続製造方法では、前記光加熱装置は、波長0.70μm〜5.00μm、強度1kW〜8kWの光を照射することが好ましい。 In the method for continuously producing a nanocarbon material, it is preferable that the optical heating device irradiates light having a wavelength of 0.70 μm to 5.00 μm and an intensity of 1 kW to 8 kW.

前記ナノ炭素材料の連続製造方法では、前記光加熱装置は、レーザー加熱装置及びフラッシュランプ加熱装置の1種以上であることが好ましい。 In the method for continuously producing a nanocarbon material, the optical heating device is preferably one or more of a laser heating device and a flash lamp heating device.

前記ナノ炭素材料の連続製造方法では、前記連続搬送基板は連続搬送装置を用いて連続搬送され、前記連続搬送装置は、ロール状の前記連続搬送基板を巻き出す巻出部と、前記連続搬送基板をロール状に巻き取る巻取部と、を備えることが好ましい。 In the method for continuously producing a nanocarbon material, the continuous transfer substrate is continuously conveyed using a continuous transfer device, and the continuous transfer device includes a winding portion for unwinding the roll-shaped continuous transfer substrate and the continuous transfer substrate. It is preferable to provide a winding unit for winding the material into a roll.

前記ナノ炭素材料の連続製造方法では、前記反応容器から搬出された前記連続搬送基板を前記巻取部で巻き取る前に冷却する巻取前冷却工程をさらに有することが好ましい。 In the method for continuously producing a nanocarbon material, it is preferable to further include a pre-winding cooling step of cooling the continuous transport substrate carried out from the reaction vessel before being wound up by the winding unit.

前記ナノ炭素材料の連続製造方法では、前記成膜工程において、前記連続搬送基板の搬送方向を前記反応容器内で方向転換させ、方向転換された連続搬送基板に成膜処理を行うことが好ましい。 In the method for continuously producing a nanocarbon material, it is preferable that in the film forming step, the transport direction of the continuous transfer substrate is changed in the reaction vessel, and the film formation process is performed on the changed direction continuous transfer substrate.

前記ナノ炭素材料の連続製造方法では、前記巻取前冷却工程は、前記巻取部で巻き取る前の前記連続搬送基板に接触する冷却ローラーを用いて行うことが好ましい。 In the method for continuously producing a nanocarbon material, it is preferable that the pre-winding cooling step is performed by using a cooling roller that comes into contact with the continuous transport substrate before being wound by the winding unit.

本発明によれば、単層以上のナノ炭素材料を低コストで連続的に一定速度で製造する、ナノ炭素材料の連続製造装置及びナノ炭素材料の連続製造方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a continuous production apparatus for nanocarbon materials and a continuous production method for nanocarbon materials, which continuously produce nanocarbon materials having a single layer or more at a constant rate at low cost.

第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置で製造されるナノ炭素材料複合体を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the nanocarbon material composite manufactured by the continuous manufacturing apparatus of nanocarbon material which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the continuous manufacturing apparatus of the nano carbon material which concerns on 1st Embodiment. 図2に示すナノ炭素材料の連続製造装置を用いて連続搬送基板15からナノ炭素材料複合体95を製造した場合における、連続搬送基板15の表面の状態変化を示す図である。図3(A)、図3(B)及び図3(C)は、それぞれ、加熱処理時間が0分、17分及び25分の場合の一例である。It is a figure which shows the state change of the surface of the continuous transfer substrate 15 when the nanocarbon material composite 95 is manufactured from the continuous transfer substrate 15 by using the continuous production apparatus of the nano carbon material shown in FIG. 2. 3 (A), 3 (B) and 3 (C) are examples of heat treatment times of 0 minutes, 17 minutes and 25 minutes, respectively. 図3(C)に示すナノ炭素材料層90のラマン分析結果を示すグラフである。図4(A)は、図3(C)に示すナノ炭素材料層90の表面の光学顕微鏡写真である。図4(B)は、図4(A)の測定部位1、測定部位11、及びこれらの間に存在する図示しない9個の測定部位におけるラマン分析結果の平均値を示すグラフである。It is a graph which shows the Raman analysis result of the nanocarbon material layer 90 shown in FIG. 3C. FIG. 4A is an optical micrograph of the surface of the nanocarbon material layer 90 shown in FIG. 3C. FIG. 4B is a graph showing the average value of Raman analysis results at the measurement site 1, the measurement site 11 of FIG. 4A, and nine measurement sites (not shown) existing between them. 図3に示すナノ炭素材料複合体95におけるナノ炭素材料層90の成膜時間と被覆率との関係を示す図である。図5(A)は、ナノ炭素材料層90の成膜時間と被覆率との関係をグラフで示す図である。図5(B)は、ナノ炭素材料層90の成膜時間と被覆率との関係を表で示す図である。It is a figure which shows the relationship between the film formation time of the nanocarbon material layer 90, and the coverage | coverage in the nanocarbon material composite 95 shown in FIG. FIG. 5A is a graph showing the relationship between the film formation time and the coverage of the nanocarbon material layer 90. FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the film formation time and the coverage of the nanocarbon material layer 90 in a table. 第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the continuous manufacturing apparatus of the nano carbon material which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the continuous manufacturing apparatus of the nano carbon material which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the continuous manufacturing apparatus of the nano carbon material which concerns on 4th Embodiment.

以下、図面を用いて実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置及びナノ炭素材料の連続製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, the continuous manufacturing apparatus for the nanocarbon material and the continuous manufacturing method for the nanocarbon material according to the embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

はじめに、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置で製造されるナノ炭素材料複合体について説明する。 First, the nanocarbon material composite manufactured by the continuous manufacturing apparatus for nanocarbon materials according to the first embodiment will be described.

<ナノ炭素材料複合体>
図1は、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置で製造されるナノ炭素材料複合体を模式的に示す断面図である。図1に示すナノ炭素材料複合体95は、連続搬送基板15と、連続搬送基板15の表面に形成されたナノ炭素材料層90と、を備える。図1中の矢印Cは、図2に示す第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置における連続搬送基板15の搬送方向である。
<Nanocarbon material composite>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a nanocarbon material composite manufactured by the nanocarbon material continuous manufacturing apparatus according to the first embodiment. The nanocarbon material composite 95 shown in FIG. 1 includes a continuous transfer substrate 15 and a nanocarbon material layer 90 formed on the surface of the continuous transfer substrate 15. The arrow C in FIG. 1 indicates the transport direction of the continuous transfer substrate 15 in the continuous production apparatus for nanocarbon materials according to the first embodiment shown in FIG.

[連続搬送基板]
連続搬送基板15とは、基板自体が搬送方向に連続した形状を有す、又は離間した隣接する基板同士が接続部材で物理的に接続されることにより、物理的に連続した状態で反応可能な形状の基板15を意味する。
[Continuous transfer board]
The continuous transfer substrate 15 can react in a physically continuous state by having the substrate itself has a continuous shape in the transfer direction or by physically connecting adjacent substrates separated from each other by a connecting member. It means a substrate 15 having a shape.

連続搬送基板15の形態としては、例えば、板状、条状、箔状、薄膜状、管状、棒状、線状、長尺状等が用いられる。棒状、線状の場合、連続搬送基板15は、単線、多線、撚線等のいずれであってもよい。 As the form of the continuous transfer substrate 15, for example, a plate shape, a strip shape, a foil shape, a thin film shape, a tubular shape, a rod shape, a linear shape, a long shape, or the like is used. In the case of a rod shape or a linear shape, the continuous transfer substrate 15 may be a single wire, a multi-wire, a stranded wire or the like.

連続搬送基板15の長さは、例えば30cm〜30mとする。棒状、線状の場合、連続搬送基板15の幅は、例えば5mm〜50mmとする。 The length of the continuous transfer substrate 15 is, for example, 30 cm to 30 m. In the case of a rod shape or a linear shape, the width of the continuous transfer substrate 15 is, for example, 5 mm to 50 mm.

連続搬送基板15の材質としては、例えば、純銅、銅合金、純ニッケル、ニッケル合金、金、白金等が用いられる。このうち、純銅又は銅合金は、比較的安価であり、かつ連続搬送基板15上へのナノ炭素材料の成膜が良好であるため好ましい。 As the material of the continuous transfer substrate 15, for example, pure copper, copper alloy, pure nickel, nickel alloy, gold, platinum and the like are used. Of these, pure copper or a copper alloy is preferable because it is relatively inexpensive and the formation of the nanocarbon material on the continuous transfer substrate 15 is good.

連続搬送基板15の表面状態は、特に限定されない。連続搬送基板15の表面は、例えば、表面粗度Rが0.2〜0.6μm程度の鏡面研磨がされていてもよい。 The surface state of the continuous transfer substrate 15 is not particularly limited. The surface of the continuous conveying substrate 15, for example, the surface roughness R Z may be the mirror-polished of about 0.2 to 0.6 [mu] m.

[ナノ炭素材料層]
ナノ炭素材料層90は、ナノ炭素材料からなり、連続搬送基板15の表面に形成される層である。ここで、ナノ炭素材料とは、グラフェン、二層以上のグラフェンの積層体等からなるグラフェン多層体;及びアモルファスカーボン、の1種以上を含む炭素材料を意味する。
[Nanocarbon material layer]
The nanocarbon material layer 90 is a layer made of a nanocarbon material and formed on the surface of the continuous transfer substrate 15. Here, the nanocarbon material means a carbon material containing one or more of graphene, a graphene multilayer body composed of a laminated body of two or more layers of graphene; and amorphous carbon.

ナノ炭素材料複合体95では、連続搬送基板15の表面にナノ炭素材料層90が形成される。 In the nanocarbon material composite 95, the nanocarbon material layer 90 is formed on the surface of the continuous transfer substrate 15.

ナノ炭素材料層90の厚さは、例えば0.34〜3.4nm、好ましくは0.34〜1.7nmである。ナノ炭素材料層90の厚さが上記範囲内にあると、グラフェン、二層以上のグラフェンの積層体等からなるグラフェン多層体;及びアモルファスカーボン、の1種以上を含む炭素材料のいずれの炭素材料も作製可能であるため好ましい。 The thickness of the nanocarbon material layer 90 is, for example, 0.34 to 3.4 nm, preferably 0.34 to 1.7 nm. When the thickness of the nanocarbon material layer 90 is within the above range, any carbon material of a carbon material containing one or more of graphene, a graphene multilayer composed of a laminate of two or more layers of graphene, and amorphous carbon; Is also preferable because it can be produced.

次に、実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置及びナノ炭素材料の連続製造方法について詳細に説明する。 Next, the continuous manufacturing apparatus for the nanocarbon material and the continuous manufacturing method for the nanocarbon material according to the embodiment will be described in detail.

[第1の実施形態]
(ナノ炭素材料の連続製造装置)
図2は、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置を模式的に示す図である。図2に示すように、ナノ炭素材料の連続製造装置1A(1)は、連続搬送装置110と、反応容器60A(60)と、気体炭素源供給部30と、加熱部50A(50)と、を備える。
[First Embodiment]
(Continuous manufacturing equipment for nano-carbon materials)
FIG. 2 is a diagram schematically showing a continuous manufacturing apparatus for nanocarbon materials according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the continuous production apparatus 1A (1) for nanocarbon materials includes a continuous transfer apparatus 110, a reaction vessel 60A (60), a gas carbon source supply unit 30, a heating unit 50A (50), and a heating unit 50A (50). To prepare for.

<連続搬送装置>
連続搬送装置110は、連続搬送基板15を連続搬送するユニットある。連続搬送装置110は、通常、連続搬送基板15を一定速度で連続搬送するようになっている。
<Continuous transfer device>
The continuous transfer device 110 is a unit that continuously conveys the continuous transfer board 15. The continuous transfer device 110 is usually adapted to continuously transfer the continuous transfer board 15 at a constant speed.

連続搬送装置110は、通常、ロール状の連続搬送基板15を巻き出す巻出部112と、連続搬送基板15をロール状に巻き取る巻取部114とを備える装置が用いられる。 As the continuous transfer device 110, a device including a winding unit 112 for unwinding the roll-shaped continuous transfer substrate 15 and a winding unit 114 for winding the continuous transfer substrate 15 in a roll shape is usually used.

なお、ナノ炭素材料の連続製造装置1Aで巻き出された連続搬送基板15は、成膜処理されると、連続搬送基板15の表面にナノ炭素材料層90が形成されてナノ炭素材料複合体95となる。ナノ炭素材料複合体95は連続搬送基板15を含むため、ナノ炭素材料複合体95をロール状に巻き取る巻取部114は、連続搬送基板15をロール状に巻き取る装置でもある。 When the continuous transfer substrate 15 unwound by the continuous transfer substrate 1A of the nanocarbon material is subjected to the film formation treatment, the nanocarbon material layer 90 is formed on the surface of the continuous transfer substrate 15, and the nanocarbon material composite 95 is formed. Will be. Since the nanocarbon material composite 95 includes the continuous transfer substrate 15, the winding unit 114 for winding the nanocarbon material composite 95 in a roll shape is also a device for winding the continuous transfer substrate 15 in a roll shape.

連続搬送装置110は、通常、少なくとも巻取部114が駆動されるようになっている。なお、巻出部112が駆動されるようになっていてもよい。 In the continuous transfer device 110, at least the winding unit 114 is usually driven. The unwinding unit 112 may be driven.

巻出部112と巻き出される連続搬送基板15とは、成膜用基材を収納し、かつ大気への暴露を防止するために、連続搬送装置チャンバー115A1(115)内に配置される。 The unwinding portion 112 and the continuous transport substrate 15 to be unwound are arranged in the continuous transport device chamber 115A1 (115) in order to accommodate the film-forming base material and prevent exposure to the atmosphere.

巻取部114と巻き取られた連続搬送基板15又はナノ炭素材料複合体95とは、成膜後の基材を収納し、かつ大気への暴露を防止するために、連続搬送装置チャンバー115A2内に配置される。 The winding unit 114 and the continuous transfer substrate 15 or the nanocarbon material composite 95 wound up are inside the continuous transfer device chamber 115A2 in order to store the base material after film formation and prevent exposure to the atmosphere. Is placed in.

<反応容器>
反応容器60Aは、連続搬送基板15が搬入される搬入口65と連続搬送基板15が搬出される搬出口67とを有し、搬送中の連続搬送基板15を収容する容器である。ここで、反応容器60Aは、反応容器60Aの壁面を介した反応容器60A内外の物体又は物質の流通を阻害し、かつ反応容器60Aの壁面を介した熱の流通が可能な容器である。
<Reaction vessel>
The reaction container 60A has a carry-in inlet 65 into which the continuous transfer board 15 is carried in and a carry-out port 67 in which the continuous transfer board 15 is carried out, and is a container for accommodating the continuous transfer board 15 being carried. Here, the reaction vessel 60A is a vessel that hinders the flow of an object or substance inside and outside the reaction vessel 60A through the wall surface of the reaction vessel 60A, and allows heat to flow through the wall surface of the reaction vessel 60A.

反応容器60Aは、中空の反応容器本体61を備える。反応容器本体61B(61)のうち、内壁の少なくとも一部には、加熱部50の光加熱装置51から照射された光を透過する透光性壁部62が形成されている。なお、反応容器本体61B全体が透光性を有していてもよい。 The reaction vessel 60A includes a hollow reaction vessel body 61. A translucent wall portion 62 that transmits light emitted from the light heating device 51 of the heating portion 50 is formed on at least a part of the inner wall of the reaction vessel main body 61B (61). The entire reaction vessel body 61B may have translucency.

反応容器60A及びこれを構成する反応容器本体61Bの形状は特に限定されないが、図2に示すナノ炭素材料の連続製造装置1Aでは、反応容器60A及び反応容器本体61は管状体になっている。反応容器60Aが管状体である場合、反応容器60Aの長さを、例えば、100〜2000mmとし、好ましくは400〜600mmとする。また、反応容器60Aが管状体である場合、反応容器60Aの内径を、例えば、5〜50mmとする。 The shapes of the reaction vessel 60A and the reaction vessel main body 61B constituting the reaction vessel 60A are not particularly limited, but in the nanocarbon material continuous production apparatus 1A shown in FIG. 2, the reaction vessel 60A and the reaction vessel main body 61 are tubular bodies. When the reaction vessel 60A is a tubular body, the length of the reaction vessel 60A is, for example, 100 to 2000 mm, preferably 400 to 600 mm. When the reaction vessel 60A is a tubular body, the inner diameter of the reaction vessel 60A is, for example, 5 to 50 mm.

搬入口65は、連続搬送基板15を反応容器60A内の空間である反応容器内空間63に搬入する部分である。搬出口67は、連続搬送基板15を反応容器60A内の反応容器内空間63から搬出する部分である。搬入口65及び搬出口67は、それぞれ、連続搬送基板15の搬入及び搬出の際に実質的に反応容器60A内を所定の雰囲気に保つことができるようなゲート状構造になっている。搬入口65及び搬出口67は、例えば、搬入口65及び搬出口67と、連続搬送基板15との隙間が小さいことが好ましい。また、必要により、搬入口65及び搬出口67の周囲に、反応容器60A内を所定の雰囲気に保つことができるような可撓性板状体等を設けてもよい。 The carry-in inlet 65 is a portion for carrying the continuous transfer substrate 15 into the reaction vessel inner space 63, which is the space inside the reaction vessel 60A. The carry-out port 67 is a portion where the continuous transport substrate 15 is carried out from the reaction vessel inner space 63 in the reaction vessel 60A. The carry-in inlet 65 and the carry-out port 67 each have a gate-like structure so that the inside of the reaction vessel 60A can be substantially kept in a predetermined atmosphere when the continuous transport substrate 15 is carried in and out. It is preferable that the carry-in inlet 65 and the carry-out port 67 have a small gap between the carry-in inlet 65 and the carry-out port 67 and the continuous transfer board 15. Further, if necessary, a flexible plate-like body or the like that can keep the inside of the reaction vessel 60A in a predetermined atmosphere may be provided around the carry-in inlet 65 and the carry-out port 67.

反応容器60Aは、反応容器60Aの外部に設けられた加熱部50により、反応容器60A内の反応容器内空間63を加熱することができるようになっている。 The reaction vessel 60A is capable of heating the reaction vessel inner space 63 inside the reaction vessel 60A by a heating unit 50 provided outside the reaction vessel 60A.

反応容器60Aは、反応容器内空間63の真空度が、好ましくは超高真空〜2気圧にすることができることが好ましい。ここで、超高真空とは10−8〜10−5Paの真空度を意味する。 In the reaction vessel 60A, it is preferable that the degree of vacuum in the reaction vessel inner space 63 can be preferably an ultra-high vacuum to 2 atm. Here, the ultra-high vacuum means a vacuum degree of 10-8 to 10-5 Pa.

反応容器60Aの材質としては、例えば、石英、セラミック等が用いられる。このうち石英は、透明で赤外線を通すことから反応容器内空間63中の内容物の加熱が容易なため好ましい。 As the material of the reaction vessel 60A, for example, quartz, ceramic or the like is used. Of these, quartz is preferable because it is transparent and allows infrared rays to pass therethrough, so that the contents in the space 63 inside the reaction vessel can be easily heated.

反応容器60Aとしては、例えば、石英管が用いられる。 As the reaction vessel 60A, for example, a quartz tube is used.

<気体炭素源供給部>
気体炭素源供給部30は、反応容器60A内に気体炭素源35を供給するユニットである。気体炭素源供給部30は、少なくとも気体炭素源35を供給するユニットである。気体炭素源供給部30は、必要により、図示しないキャリアガス、水素ガス等のガスを反応容器60A内に導入可能になっていてもよい。
<Gas carbon source supply unit>
The gaseous carbon source supply unit 30 is a unit that supplies the gaseous carbon source 35 into the reaction vessel 60A. The gaseous carbon source supply unit 30 is a unit that supplies at least the gaseous carbon source 35. If necessary, the gas carbon source supply unit 30 may be capable of introducing a gas such as a carrier gas or a hydrogen gas (not shown) into the reaction vessel 60A.

気体炭素源35とは、ナノ炭素材料の原料となるガスである。気体炭素源35としては、例えば、メタンガス、エチレンガス、アセチレンガス、ブタンガス、エタノールガスメタノールガス、プロパンガス等の炭素含有ガスが用いられる。このうち、メタンガスは、ナノ炭素材料層90の成膜が容易であるため好ましい。 The gaseous carbon source 35 is a gas that is a raw material for a nanocarbon material. As the gaseous carbon source 35, for example, a carbon-containing gas such as methane gas, ethylene gas, acetylene gas, butane gas, ethanol gas, methanol gas, and propane gas is used. Of these, methane gas is preferable because it is easy to form the nanocarbon material layer 90.

キャリアガスとしては、例えば、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。このうち、アルゴンガスは、気体炭素源の希釈用ガスとして用いることができ、またガスパージ力に優れるガスであるため好ましい。 As the carrier gas, for example, an inert gas such as argon gas or nitrogen gas is used. Of these, argon gas is preferable because it can be used as a diluting gas for a gaseous carbon source and has an excellent gas purging power.

気体炭素源35、図示しないキャリアガス、水素ガス等のガスは、マスフローコントローラー等を用いて流量が制御される。 The flow rate of a gas such as a gas carbon source 35, a carrier gas (not shown), and a hydrogen gas is controlled by using a mass flow controller or the like.

図2に示すナノ炭素材料の連続製造装置1Aでは、気体炭素源供給部30が、反応容器60Aの壁面に設けられている。しかし、ナノ炭素材料の連続製造装置1Aの変形例として、例えば、気体炭素源供給部30を反応容器60Aの壁面でなく搬入口65に接続されるように形成してもよい。 In the nanocarbon material continuous production apparatus 1A shown in FIG. 2, the gas carbon source supply unit 30 is provided on the wall surface of the reaction vessel 60A. However, as a modification of the continuous production apparatus 1A for the nanocarbon material, for example, the gas carbon source supply unit 30 may be formed so as to be connected to the carry-in inlet 65 instead of the wall surface of the reaction vessel 60A.

<加熱部>
加熱部50は、反応容器60A内の連続搬送基板15を加熱することにより連続搬送基板15の表面にナノ炭素材料層90を成膜するユニットである。
<Heating part>
The heating unit 50 is a unit that forms a nanocarbon material layer 90 on the surface of the continuous transfer substrate 15 by heating the continuous transfer substrate 15 in the reaction vessel 60A.

加熱部50は、反応容器60A外の上下方向にそれぞれ設けられ、反応容器内空間63に配置された連続搬送基板15を上下方向から加熱することができるようになっている。 The heating unit 50 is provided in each of the vertical directions outside the reaction vessel 60A so that the continuous transfer substrate 15 arranged in the reaction vessel inner space 63 can be heated from the vertical direction.

加熱部50は、連続搬送基板15を900℃以上に加熱可能な加熱手段である。また、加熱部50は、反応容器60A内に光を照射することにより反応容器60A内の連続搬送基板15を加熱する光加熱装置51を備える。 The heating unit 50 is a heating means capable of heating the continuous transfer substrate 15 to 900 ° C. or higher. Further, the heating unit 50 includes a light heating device 51 that heats the continuous transfer substrate 15 in the reaction vessel 60A by irradiating the inside of the reaction vessel 60A with light.

加熱部50は、連続搬送基板15を、通常900〜1250℃、好ましくは1000〜1800℃に加熱する。 The heating unit 50 heats the continuous transfer substrate 15 to usually 900 to 1250 ° C, preferably 1000 to 1800 ° C.

光加熱装置51は、波長0.70μm〜5.00μm、強度1kW〜36kW、の光を照射することが好ましい。また、光加熱装置51は、波長1.10μm〜2.00μm、強度1kW〜8kW、の光を照射することがより好ましい。光加熱装置51の照射する光の波長及び強度が上記範囲内にあると、連続搬送基板を効率的に加熱できるため好ましい。 The light heating device 51 preferably irradiates light having a wavelength of 0.70 μm to 5.00 μm and an intensity of 1 kW to 36 kW. Further, it is more preferable that the light heating device 51 irradiates light having a wavelength of 1.10 μm to 2.00 μm and an intensity of 1 kW to 8 kW. When the wavelength and intensity of the light emitted by the optical heating device 51 are within the above ranges, the continuous transfer substrate can be efficiently heated, which is preferable.

光加熱装置51としては、例えば、レーザー加熱装置及びフラッシュランプ加熱装置の1種以上が用いられる。このうち、レーザー加熱装置は、加熱領域の範囲を制御しやすいため好ましい。 As the light heating device 51, for example, one or more of a laser heating device and a flash lamp heating device are used. Of these, the laser heating device is preferable because it is easy to control the range of the heating region.

第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Aの作用を、下記の第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法において説明する。 The operation of the nanocarbon material continuous production apparatus 1A according to the first embodiment will be described in the nanocarbon material continuous production method according to the first embodiment below.

(ナノ炭素材料の連続製造方法)
第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法は、上記第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Aを用いる連続製造方法である。
(Continuous manufacturing method of nano carbon material)
The method for continuously producing a nanocarbon material according to the first embodiment is a continuous production method using the nanocarbon material continuous production apparatus 1A according to the first embodiment.

第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法は、成膜工程を備える。 The method for continuously producing a nanocarbon material according to the first embodiment includes a film forming step.

<成膜工程>
成膜工程は、連続搬送される連続搬送基板15を反応容器60A内で気体炭素源35の存在下で加熱することにより、連続搬送基板15の表面にナノ炭素材料層90を成膜する工程である。なお、成膜工程では、反応容器60A内に光を照射することにより反応容器60A内の連続搬送基板15を加熱する光加熱装置51を用いる。
<Film formation process>
The film forming step is a step of forming a nanocarbon material layer 90 on the surface of the continuous transfer substrate 15 by heating the continuously transferred substrate 15 in the reaction vessel 60A in the presence of the gas carbon source 35. be. In the film forming step, an optical heating device 51 that heats the continuous transfer substrate 15 in the reaction vessel 60A by irradiating the inside of the reaction vessel 60A with light is used.

成膜工程では、気体炭素源35の存在下で光加熱装置51を用いて連続搬送基板15を加熱する。これにより、本工程では、連続搬送基板15の表面にナノ炭素材料層90が成膜され、この結果、連続搬送基板15とその表面に形成されたナノ炭素材料層90とを含むナノ炭素材料複合体95が得られる。 In the film forming step, the continuous transfer substrate 15 is heated by using the optical heating device 51 in the presence of the gas carbon source 35. As a result, in this step, the nanocarbon material layer 90 is formed on the surface of the continuous transfer substrate 15, and as a result, the nanocarbon material composite including the continuous transfer substrate 15 and the nanocarbon material layer 90 formed on the surface thereof is formed. Body 95 is obtained.

なお、一般的なバッチ式のナノ炭素材料の製造方法では、基材の表面にナノ炭素材料が好適に成膜されるように、通常、成膜工程の前に基材にアニーリング処理を行う。ここで、基材のアニーリング処理は、例えば、金属基材を加熱して基材の表面を平滑化する処理である。 In a general batch-type method for producing a nanocarbon material, the base material is usually annealed before the film forming step so that the nanocarbon material is suitably formed on the surface of the base material. Here, the annealing treatment of the base material is, for example, a treatment of heating the metal base material to smooth the surface of the base material.

これに対し、実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法では、成膜工程での加熱がアニーリング処理の作用も有するため、成膜工程と別にアニーリング処理工程を別途設ける必要がない。なお、実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法では、必要により、成膜工程の前に、連続搬送基板15に対してアニーリング処理を行ってもよい。 On the other hand, in the method for continuously producing a nanocarbon material according to the embodiment, since heating in the film forming step also has an annealing treatment action, it is not necessary to separately provide an annealing treatment step in addition to the film forming step. In the method for continuously producing a nanocarbon material according to the embodiment, if necessary, an annealing treatment may be performed on the continuous transfer substrate 15 before the film forming step.

連続搬送基板15の搬送速度は、10〜200mm/分が好ましい。 The transfer speed of the continuous transfer substrate 15 is preferably 10 to 200 mm / min.

成膜工程での成膜は、加熱部50を用いた加熱により行う。具体的には、成膜工程は、例えば、光加熱装置51を用いたCVD成膜、抵抗加熱、熱風加熱、赤外線加熱、誘導加熱、レーザー加熱方法等の成膜方法により行う。 The film formation in the film formation step is performed by heating using the heating unit 50. Specifically, the film forming step is performed by, for example, a CVD film forming method using an optical heating device 51, resistance heating, hot air heating, infrared heating, induction heating, a laser heating method, or the like.

本工程において、反応容器60A内における、キャリアガスの濃度に対する気体炭素源35の濃度の比率は、通常、1〜1000000ppm、好ましくは10〜50000ppmである。 In this step, the ratio of the concentration of the gaseous carbon source 35 to the concentration of the carrier gas in the reaction vessel 60A is usually 1-1000000 ppm, preferably 10 to 50,000 ppm.

例えば、キャリアガスがアルゴンガスで気体炭素源35がメタンガスである場合、アルゴンガスの濃度に対するメタンガスの濃度の比率は、通常、1〜59000ppm、好ましくは10〜40000ppmである。メタンガスの濃度の比率が上記範囲内にあると、気体炭素源35としてのメタンガスを爆発限界未満にした状態でナノ炭素材料層90を成膜することができるため好ましい。 For example, when the carrier gas is argon gas and the gas carbon source 35 is methane gas, the ratio of the concentration of methane gas to the concentration of argon gas is usually 1 to 59000 ppm, preferably 10 to 40,000 ppm. When the ratio of the concentration of methane gas is within the above range, the nanocarbon material layer 90 can be formed in a state where the methane gas as the gas carbon source 35 is less than the explosion limit, which is preferable.

本工程では、キャリアガス及び気体炭素源35に加えて、水素ガスを反応容器60A内に導入してもよい。本工程での反応容器60A内における、キャリアガスの濃度に対する水素ガスの濃度の比率は、通常、1〜1000000ppm、好ましくは1〜40000ppmである。 In this step, hydrogen gas may be introduced into the reaction vessel 60A in addition to the carrier gas and the gaseous carbon source 35. The ratio of the concentration of hydrogen gas to the concentration of carrier gas in the reaction vessel 60A in this step is usually 1-1000000 ppm, preferably 1-40000 ppm.

例えば、キャリアガスがアルゴンガスである場合、アルゴンガスの濃度に対する水素ガスの濃度の比率は、通常、1〜48000ppm、好ましくは10〜40000ppmである。 For example, when the carrier gas is argon gas, the ratio of the concentration of hydrogen gas to the concentration of argon gas is usually 1 to 48,000 ppm, preferably 10 to 40,000 ppm.

加熱温度としては、例えば900〜1250℃、好ましくは950〜1050℃とする。また、加熱時間としては、例えば0.5〜60分、好ましくは1〜60分とする。 The heating temperature is, for example, 900 to 1250 ° C, preferably 950 to 1050 ° C. The heating time is, for example, 0.5 to 60 minutes, preferably 1 to 60 minutes.

光加熱装置51は、波長0.70μm〜5.00μm、強度1kW〜36kW、の光を照射することが好ましい。また、光加熱装置51は、波長1.10μm〜2.00μm、強度1kW〜8kW、の光を照射することがより好ましい。光加熱装置51の照射する光の波長及び強度が上記範囲内にあると、連続搬送基板を効率的に加熱できるため好ましい。 The light heating device 51 preferably irradiates light having a wavelength of 0.70 μm to 5.00 μm and an intensity of 1 kW to 36 kW. Further, it is more preferable that the light heating device 51 irradiates light having a wavelength of 1.10 μm to 2.00 μm and an intensity of 1 kW to 8 kW. When the wavelength and intensity of the light emitted by the optical heating device 51 are within the above ranges, the continuous transfer substrate can be efficiently heated, which is preferable.

光加熱装置51としては、例えば、レーザー加熱装置及びフラッシュランプ加熱装置の1種以上が用いられる。このうち、レーザー加熱装置は、加熱領域の範囲を制御しやすいため好ましい。 As the light heating device 51, for example, one or more of a laser heating device and a flash lamp heating device are used. Of these, the laser heating device is preferable because it is easy to control the range of the heating region.

加熱部50による光加熱装置51を用いた連続搬送基板15の加熱により連続搬送基板15の表面にナノ炭素材料層90が成膜されると、連続搬送基板15とその表面に形成されたナノ炭素材料層90とを含むナノ炭素材料複合体95が得られる。 When the nanocarbon material layer 90 is formed on the surface of the continuous transfer substrate 15 by heating the continuous transfer substrate 15 using the optical heating device 51 by the heating unit 50, the continuous transfer substrate 15 and the nanocarbon formed on the surface thereof are formed. A nanocarbon material composite 95 containing the material layer 90 is obtained.

図3は、図2に示すナノ炭素材料の連続製造装置を用いて連続搬送基板15からナノ炭素材料複合体95を製造した場合における、連続搬送基板15の表面の状態変化の一例を示す図である。図3(A)、図3(B)及び図3(C)は、それぞれ、加熱処理時間が0分、17分及び25分の場合の一例である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a state change of the surface of the continuous transfer substrate 15 when the nanocarbon material composite 95 is manufactured from the continuous transfer substrate 15 using the continuous production apparatus for the nanocarbon material shown in FIG. 2. be. 3 (A), 3 (B) and 3 (C) are examples of heat treatment times of 0 minutes, 17 minutes and 25 minutes, respectively.

図3の処理条件は以下のとおりである。すなわち、長さ360mmの反応容器60Aを備えたナノ炭素材料の連続製造装置1Aを用いた。また、純銅で表面研磨した幅10mm、厚さ0.5mmの連続搬送基板15を搬送速度14.4mm/分で搬送した。さらに、気体炭素源35として濃度10ppmのメタンガスを用い、加熱温度を1000℃とした。温度計測は、K熱電対及びR熱電対を用いて正確に測定した。 The processing conditions in FIG. 3 are as follows. That is, a continuous production apparatus 1A for a nanocarbon material equipped with a reaction vessel 60A having a length of 360 mm was used. Further, the continuous transfer substrate 15 having a width of 10 mm and a thickness of 0.5 mm whose surface was polished with pure copper was conveyed at a transfer speed of 14.4 mm / min. Further, methane gas having a concentration of 10 ppm was used as the gas carbon source 35, and the heating temperature was set to 1000 ° C. The temperature was measured accurately using a K thermocouple and an R thermocouple.

なお、図3中の被覆率は、ナノ炭素材料複合体95のサンプルを酸化処理して連続搬送基板15の純銅と、グラフェンからなるナノ炭素材料層90と、の明度のコントラストを強調した後、算出した。ここで、被覆率は、連続搬送基板15の表面積に対するナノ炭素材料層90の表面積の寄り合いである。 The coverage in FIG. 3 is determined after the sample of the nanocarbon material composite 95 is oxidized to emphasize the contrast of brightness between the pure copper of the continuous transfer substrate 15 and the nanocarbon material layer 90 made of graphene. Calculated. Here, the coverage is a ratio of the surface area of the nanocarbon material layer 90 to the surface area of the continuous transfer substrate 15.

図3(A)に示すように、加熱処理時間が0分の場合、表面には連続搬送基板15の純銅のみが観察され、被覆率は0%であった。 As shown in FIG. 3A, when the heat treatment time was 0 minutes, only pure copper of the continuous transfer substrate 15 was observed on the surface, and the coverage was 0%.

また、図3(B)に示すように、加熱処理時間が17分の場合、表面には、結晶サイズが5μmの多数のグラフェンの集合体からなるナノ炭素材料層90と、連続搬送基板15の純銅とが観察され、被覆率は50%であった。 Further, as shown in FIG. 3B, when the heat treatment time is 17 minutes, the surface of the nanocarbon material layer 90 made of a large number of graphene aggregates having a crystal size of 5 μm and the continuous transfer substrate 15 are formed. Pure copper was observed, and the coverage was 50%.

さらに、図3(C)に示すように、加熱処理時間が25分の場合、表面状態としてグラフェンからなるナノ炭素材料層90のみが観察され、被覆率は100%であった。 Further, as shown in FIG. 3C, when the heat treatment time was 25 minutes, only the nanocarbon material layer 90 made of graphene was observed as a surface state, and the coverage was 100%.

図4は、図3(C)に示すナノ炭素材料層90のラマン分析結果を示すグラフである。図4(A)は、図3(C)に示すナノ炭素材料層90の表面の光学顕微鏡写真である。 FIG. 4 is a graph showing the Raman analysis results of the nanocarbon material layer 90 shown in FIG. 3 (C). FIG. 4A is an optical micrograph of the surface of the nanocarbon material layer 90 shown in FIG. 3C.

なお、図4(B)は、図4(A)の測定部位1、測定部位11、及びこれらの間に存在する図示しない9個の測定部位におけるラマン分析結果の平均値を示すグラフである。測定部位1、測定部位11、及びこれらの間に存在する図示しない9個の測定部位の全て(11測定点)において、グラフェンの存在を示す、Gバンド(1590cm−1)のピーク及び2Dバンド(2700cm−1)のピークが観測された。このため、図4(B)には11測定点の平均値を示した。 Note that FIG. 4B is a graph showing the average value of the Raman analysis results at the measurement site 1 and the measurement site 11 of FIG. 4A, and nine measurement sites (not shown) existing between them. The peak of the G band (1590 cm -1 ) and the 2D band (1590 cm -1) indicating the presence of graphene at the measurement site 1, the measurement site 11, and all nine measurement sites (11 measurement points) (not shown) existing between them. A peak of 2700 cm -1 ) was observed. Therefore, FIG. 4B shows the average value of 11 measurement points.

バックグラウンドからの2Dバンド(2700cm−1)のピーク高さを、バックグラウンドからのGバンド(1590cm−1)のピーク高さで除して算出した2D/Gは、1.38であった(ピークG<ピーク2D)。このため、図4(A)のナノ炭素材料層90を構成するグラフェンは単層であることが分かる。 The peak height of the 2D band from background (2700 cm -1), 2D / G which is calculated by dividing the peak height of the G band from background (1590 cm -1) was 1.38 ( Peak G <Peak 2D). Therefore, it can be seen that the graphene constituting the nanocarbon material layer 90 in FIG. 4A is a single layer.

なお、ラマンスペクトルにおいて、バックグラウンドからのピークGの高さよりも、バックグラウンドからのピーク2Dの高さのほうが小さい(ピークG>ピーク2D)場合は、3層以上のグラフェンからなる多層グラフェンを表すといわれている。また、ラマンスペクトルにおいて、バックグラウンドからのピークGの高さと、バックグラウンドからのピーク2Dの高さとが同じ(ピークG=ピーク2D)場合は、2層のグラフェンからなる複層グラフェンを表すといわれている。さらに、ラマンスペクトルにおいて、バックグラウンドからのピークGの高さよりも、バックグラウンドからのピーク2Dの高さのほうが大きい(ピークG<ピーク2D)場合は、1層のグラフェンからなる単層グラフェンを表すといわれている。 In the Raman spectrum, when the height of the peak 2D from the background is smaller than the height of the peak G from the background (peak G> peak 2D), it represents a multilayer graphene composed of three or more layers of graphene. It is said that. Further, in the Raman spectrum, when the height of the peak G from the background and the height of the peak 2D from the background are the same (peak G = peak 2D), it is said to represent a multi-layer graphene composed of two layers of graphene. ing. Further, in the Raman spectrum, when the height of the peak 2D from the background is larger than the height of the peak G from the background (peak G <peak 2D), it represents a single-layer graphene composed of one layer of graphene. It is said that.

図5は、図3に示すナノ炭素材料複合体95におけるナノ炭素材料層90の成膜時間と被覆率との関係を示す図である。図5(A)は、ナノ炭素材料層90の成膜時間と被覆率との関係をグラフで示す図である。図5(B)は、ナノ炭素材料層90の成膜時間と被覆率との関係を表で示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the film formation time and the coverage of the nanocarbon material layer 90 in the nanocarbon material composite 95 shown in FIG. FIG. 5A is a graph showing the relationship between the film formation time and the coverage of the nanocarbon material layer 90. FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the film formation time and the coverage of the nanocarbon material layer 90 in a table.

図5(A)に示すように、成膜時間と被覆率との関係を示すグラフは、いわゆるロジスティック曲線を示すことが分かった。このため、ロジスティック曲線を予め作成しておくと、このロジスティック曲線に基づいて、ナノ炭素材料複合体95におけるナノ炭素材料層90の被覆率の制御が可能である。 As shown in FIG. 5A, it was found that the graph showing the relationship between the film formation time and the coverage shows a so-called logistic curve. Therefore, if a logistic curve is created in advance, it is possible to control the coverage of the nanocarbon material layer 90 in the nanocarbon material composite 95 based on this logistic curve.

(第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置の効果)
第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置によれば、単層以上のナノ炭素材料を低コストで連続的に一定速度で製造するナノ炭素材料の連続製造装置を提供することができる。
(Effect of continuous manufacturing apparatus for nanocarbon material according to the first embodiment)
According to the nanocarbon material continuous production apparatus according to the first embodiment, it is possible to provide a nanocarbon material continuous production apparatus for continuously producing a single layer or more nanocarbon material at a constant speed at a low cost. ..

なお、本連続製造装置が低コストでナノ炭素材料を製造可能である理由は、連続搬送基板15に対するアニーリング処理又は還元処理が必須でないことから、これらの処理に関する設備を省略可能であるためである。 The reason why this continuous manufacturing apparatus can manufacture nanocarbon materials at low cost is that since annealing treatment or reduction treatment for the continuous transfer substrate 15 is not essential, equipment related to these treatments can be omitted. ..

(第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の効果)
第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法によれば、単層以上のナノ炭素材料を低コストで連続的に一定速度で製造するナノ炭素材料の連続製造方法を提供することができる。
(Effect of continuous production method of nanocarbon material according to the first embodiment)
According to the method for continuously producing a nanocarbon material according to the first embodiment, it is possible to provide a method for continuously producing a nanocarbon material having a single layer or more at a low cost and continuously at a constant speed. ..

なお、本連続製造方法が低コストでナノ炭素材料を製造可能である理由は、連続搬送基板15に対するアニーリング処理又は還元処理が必須でないためである。 The reason why this continuous manufacturing method can manufacture nanocarbon materials at low cost is that annealing treatment or reduction treatment for the continuous transfer substrate 15 is not essential.

[第2の実施形態]
(ナノ炭素材料の連続製造装置)
図6は、第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置を模式的に示す図である。図6に示すように、ナノ炭素材料の連続製造装置1B(1)は、連続搬送装置110と、反応容器60B(60)と、気体炭素源供給部30と、加熱部50B(50)と、巻取前冷却部120B(120)とを備える。
[Second Embodiment]
(Continuous manufacturing equipment for nano-carbon materials)
FIG. 6 is a diagram schematically showing a continuous manufacturing apparatus for nanocarbon materials according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, the continuous production apparatus 1B (1) for the nanocarbon material includes a continuous transfer apparatus 110, a reaction vessel 60B (60), a gas carbon source supply unit 30, a heating unit 50B (50), and the heating unit 50B (50). It is provided with a pre-winding cooling unit 120B (120).

第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Bは、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Aに比較して、さらに巻取前冷却部120Bを備える点のみで異なり、その他の構成は同一である。 The nanocarbon material continuous manufacturing apparatus 1B according to the second embodiment differs from the nanocarbon material continuous manufacturing apparatus 1A according to the first embodiment only in that it further includes a prewind cooling unit 120B. , Other configurations are the same.

このため、ナノ炭素材料の連続製造装置1Bとナノ炭素材料の連続製造装置1Aとの同一構成に同一符号を付し、構成及び作用の説明を省略又は簡略化する。例えば、ナノ炭素材料の連続製造装置1Bの反応容器60B、加熱部50B1、連続搬送装置チャンバー115B1等は、ナノ炭素材料の連続製造装置1Aの反応容器60A、加熱部50A1、連続搬送装置チャンバー115A1等と同一である。以下、巻取前冷却部120について説明する。 Therefore, the same components of the nanocarbon material continuous manufacturing apparatus 1B and the nanocarbon material continuous manufacturing apparatus 1A are designated by the same reference numerals, and the description of the configuration and operation is omitted or simplified. For example, the reaction vessel 60B, the heating unit 50B1, the continuous transfer device chamber 115B1 and the like of the nanocarbon material continuous production apparatus 1B are the reaction vessel 60A, the heating unit 50A1, the continuous transfer device chamber 115A1 and the like of the nanocarbon material continuous production apparatus 1A. Is the same as. Hereinafter, the pre-winding cooling unit 120 will be described.

<巻取前冷却部>
巻取前冷却部120Bは、反応容器60Bから搬出された連続搬送基板15を巻取部114で巻き取る前に冷却するユニットである。巻取前冷却部120Bは、反応容器60Bの搬出口67と、巻取部114との間に設けられる。
<Cooling section before winding>
The pre-winding cooling unit 120B is a unit that cools the continuous transfer substrate 15 carried out from the reaction vessel 60B before being wound up by the winding unit 114. The pre-winding cooling unit 120B is provided between the carry-out port 67 of the reaction vessel 60B and the winding unit 114.

なお、ナノ炭素材料の連続製造装置1Bで巻き出された連続搬送基板15は、成膜処理されると、連続搬送基板15の表面にナノ炭素材料層90が形成されてナノ炭素材料複合体95となる。ナノ炭素材料複合体95は連続搬送基板15を含むため、ナノ炭素材料複合体95を巻取部114で巻き取る前に冷却する巻取前冷却部120Bは、連続搬送基板15を巻取部114で巻き取る前に冷却するユニットでもある。 When the continuous transfer substrate 15 unwound by the continuous production apparatus 1B for the nanocarbon material is subjected to the film formation treatment, the nanocarbon material layer 90 is formed on the surface of the continuous transfer substrate 15, and the nanocarbon material composite 95 is formed. Will be. Since the nanocarbon material composite 95 includes the continuous transfer substrate 15, the pre-winding cooling unit 120B that cools the nanocarbon material composite 95 before winding it by the winding unit 114 winds the continuous transfer substrate 15 into the winding unit 114. It is also a unit that cools before winding up with.

巻取前冷却部120Bは、連続搬送基板15を冷却するユニットである。なお、連続搬送基板15の表面にナノ炭素材料層90が形成されてナノ炭素材料複合体95が得られている場合、巻取前冷却部120Bは、ナノ炭素材料複合体95を冷却するユニットでもある。 The pre-winding cooling unit 120B is a unit that cools the continuous transfer substrate 15. When the nanocarbon material layer 90 is formed on the surface of the continuous transfer substrate 15 to obtain the nanocarbon material composite 95, the pre-winding cooling unit 120B can also be a unit for cooling the nanocarbon material composite 95. be.

成膜処理で得られたナノ炭素材料複合体95の冷却は、ナノ炭素材料層90の成膜処理での触媒反応を停止される作用を有する。このため、巻取前冷却部120Bでの冷却条件を制御することにより、得られるナノ炭素材料層90の化学的性質、物理的性質等を変えることができる。 The cooling of the nanocarbon material composite 95 obtained in the film forming treatment has an effect of stopping the catalytic reaction in the film forming process of the nanocarbon material layer 90. Therefore, by controlling the cooling conditions in the pre-winding cooling unit 120B, the chemical properties, physical properties, and the like of the obtained nanocarbon material layer 90 can be changed.

巻取前冷却部120Bとしては、例えば、ファン、ブロワー等の冷却装置、ペルチェ効果を用いた冷却装置、自然冷却を利用した冷却装置等、を筐体中に設置した装置が用いられる。 As the pre-winding cooling unit 120B, for example, a device in which a cooling device such as a fan or a blower, a cooling device using the Pelche effect, a cooling device using natural cooling, or the like is installed in the housing is used.

巻取前冷却部120Bでの冷却速度は特に限定されない。巻取前冷却部120Bでの冷却としては、自然冷却(放冷)徐冷、強制急冷等とすることができる。 The cooling rate in the pre-winding cooling unit 120B is not particularly limited. As the cooling in the pre-winding cooling unit 120B, natural cooling (releasing cooling) slow cooling, forced quenching, or the like can be used.

第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Bの作用を、下記の第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法において説明する。 The operation of the nanocarbon material continuous production apparatus 1B according to the second embodiment will be described in the nanocarbon material continuous production method according to the second embodiment below.

(ナノ炭素材料の連続製造方法)
第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法は、上記第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Bを用いる連続製造方法である。
(Continuous manufacturing method of nano carbon material)
The method for continuously producing a nanocarbon material according to a second embodiment is a continuous manufacturing method using the continuous manufacturing apparatus 1B for a nanocarbon material according to the second embodiment.

第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法は、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の諸工程に加え、巻取前冷却工程を備える。第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の作用は、巻取前冷却工程以外は、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の作用と同じてあるため、巻取前冷却工程以外の工程の説明を省略する。 The method for continuously producing a nanocarbon material according to a second embodiment includes a pre-winding cooling step in addition to the various steps of the method for continuously producing a nanocarbon material according to the first embodiment. Since the operation of the continuous production method of the nanocarbon material according to the second embodiment is the same as the operation of the continuous production method of the nanocarbon material according to the first embodiment except for the pre-winding cooling step, the winding is performed. The description of the process other than the pre-cooling process will be omitted.

<巻取前冷却工程>
巻取前冷却工程は、反応容器60Bから搬出された連続搬送基板15を巻取部114で巻き取る前に冷却する工程である。
<Cooling process before winding>
The pre-winding cooling step is a step of cooling the continuous transfer substrate 15 carried out from the reaction vessel 60B before being wound up by the winding unit 114.

巻取前冷却工程は、巻取前冷却部120Bを用い、連続搬送基板15を冷却する工程である。なお、連続搬送基板15の表面にナノ炭素材料層90が形成されてナノ炭素材料複合体95が得られている場合、巻取前冷却工程は、ナノ炭素材料複合体95を冷却する工程でもある。 The pre-winding cooling step is a step of cooling the continuous transfer substrate 15 by using the pre-winding cooling unit 120B. When the nanocarbon material layer 90 is formed on the surface of the continuous transfer substrate 15 to obtain the nanocarbon material composite 95, the pre-winding cooling step is also a step of cooling the nanocarbon material composite 95. ..

成膜工程で得られたナノ炭素材料複合体95の冷却は、ナノ炭素材料層90の成膜処理での触媒反応を停止される作用を有する。このため、巻取前冷却工程での冷却条件を制御することにより、得られるナノ炭素材料層90の化学的性質、物理的性質等を変えることができる。 Cooling of the nanocarbon material composite 95 obtained in the film forming step has an effect of stopping the catalytic reaction in the film forming process of the nanocarbon material layer 90. Therefore, by controlling the cooling conditions in the pre-winding cooling step, the chemical properties, physical properties, and the like of the obtained nanocarbon material layer 90 can be changed.

巻取前冷却部120Bでの冷却速度は特に限定されない。巻取前冷却部120Bでの冷却としては、自然冷却(放冷)徐冷、強制急冷等とすることができる。 The cooling rate in the pre-winding cooling unit 120B is not particularly limited. As the cooling in the pre-winding cooling unit 120B, natural cooling (releasing cooling) slow cooling, forced quenching, or the like can be used.

(第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置の効果)
第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Bによれば、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Aと同じ効果を奏する。
(Effect of continuous manufacturing apparatus for nanocarbon material according to the second embodiment)
According to the nano-carbon material continuous production apparatus 1B according to the second embodiment, the same effect as that of the nano-carbon material continuous production apparatus 1A according to the first embodiment is obtained.

また、第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Bによれば、巻取前冷却部120Bでの冷却条件を制御することにより、得られるナノ炭素材料層90の化学的性質、物理的性質等を変えることができる。 Further, according to the nanocarbon material continuous production apparatus 1B according to the second embodiment, the chemical properties and physics of the nanocarbon material layer 90 obtained by controlling the cooling conditions in the pre-winding cooling unit 120B. It is possible to change the physical characteristics.

(第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の効果)
第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法によれば、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法と同じ効果を奏する。
(Effect of continuous production method of nanocarbon material according to the second embodiment)
According to the method for continuously producing a nanocarbon material according to the second embodiment, the same effect as the method for continuously producing a nanocarbon material according to the first embodiment is obtained.

また、第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法によれば、巻取前冷却工程での冷却条件を制御することにより、得られるナノ炭素材料層90の化学的性質、物理的性質等を変えることができる。 Further, according to the method for continuously producing a nanocarbon material according to the second embodiment, the chemical and physical properties of the nanocarbon material layer 90 obtained by controlling the cooling conditions in the pre-winding cooling step. Etc. can be changed.

[第3の実施形態]
(ナノ炭素材料の連続製造装置)
図7は、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置を模式的に示す図である。図7に示すように、ナノ炭素材料の連続製造装置1C(1)は、連続搬送装置110と、反応容器60C(60)と、気体炭素源供給部30と、加熱部50C(50)と、方向転換ローラー127と、遊星ローラー123C(123)とを備える。
[Third Embodiment]
(Continuous manufacturing equipment for nano-carbon materials)
FIG. 7 is a diagram schematically showing a continuous manufacturing apparatus for nanocarbon materials according to a third embodiment. As shown in FIG. 7, the continuous production apparatus 1C (1) for the nanocarbon material includes a continuous transfer apparatus 110, a reaction vessel 60C (60), a gas carbon source supply unit 30, a heating unit 50C (50), and the heating unit 50C (50). It includes a direction changing roller 127 and a planetary roller 123C (123).

第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Cは、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Aに比較して、さらに方向転換ローラー127及び遊星ローラー123を備える点で異なる。また、ナノ炭素材料の連続製造装置1Cは、ナノ炭素材料の連続製造装置1Aに比較して、連続搬送装置110の巻出部112及び巻取部114の配置が異なり、並びに反応容器60Cと反応容器60Aとの構造が異なる点で異なる。ナノ炭素材料の連続製造装置1Cとナノ炭素材料の連続製造装置1Aとは上記構成以外は実質的に同じである。 The nanocarbon material continuous manufacturing apparatus 1C according to the third embodiment is further provided with a direction changing roller 127 and a planetary roller 123 as compared with the nanocarbon material continuous manufacturing apparatus 1A according to the first embodiment. different. Further, the continuous manufacturing apparatus 1C for the nanocarbon material has a different arrangement of the unwinding portion 112 and the winding portion 114 of the continuous transport device 110 as compared with the continuous manufacturing apparatus 1A for the nanocarbon material, and reacts with the reaction vessel 60C. It differs in that it has a different structure from the container 60A. The nanocarbon material continuous production apparatus 1C and the nanocarbon material continuous production apparatus 1A are substantially the same except for the above configuration.

このため、ナノ炭素材料の連続製造装置1Cとナノ炭素材料の連続製造装置1Aとの同一構成に同一符号を付し、構成及び作用の説明を省略又は簡略化する。例えば、加熱部50C1は、加熱部50A1と同一である。以下、方向転換ローラー127、遊星ローラー123C、連続搬送装置110の巻出部112及び巻取部114の配置、並びに反応容器60Cについて説明する。 Therefore, the same components of the nanocarbon material continuous manufacturing apparatus 1C and the nanocarbon material continuous manufacturing apparatus 1A are designated by the same reference numerals, and the description of the configuration and operation is omitted or simplified. For example, the heating unit 50C1 is the same as the heating unit 50A1. Hereinafter, the arrangement of the turning roller 127, the planetary roller 123C, the unwinding portion 112 and the winding portion 114 of the continuous transfer device 110, and the reaction vessel 60C will be described.

<方向転換ローラー>
方向転換ローラー127は、連続搬送基板15の搬送方向を反応容器60C内で方向転換させる部材として反応容器60C内にさらに備えられる部材である。
<Turn-turn roller>
The direction changing roller 127 is a member further provided in the reaction vessel 60C as a member for changing the direction of the continuous conveying substrate 15 in the reaction vessel 60C.

方向転換ローラー127は、反応容器60Cの長さに対する反応容器60C内での連続搬送基板15の搬送距離を長くすることにより、ナノ炭素材料層90の成膜処理の効率を向上させるものである。 The direction changing roller 127 improves the efficiency of the film forming process of the nanocarbon material layer 90 by increasing the transport distance of the continuous transport substrate 15 in the reaction vessel 60C with respect to the length of the reaction vessel 60C.

例えば、方向転換ローラー127を図7に示すナノ炭素材料の連続製造装置1Cのように配置すると、反応容器60C内での連続搬送基板15の搬送距離をナノ炭素材料の連続製造装置1Aの2倍にすることができる。このように、方向転換ローラー127を用いて反応容器60C内での連続搬送基板15の搬送距離を2倍にすると、連続搬送基板15の搬送速度が同じでも成膜処理の速度を2倍にすることができる。 For example, when the direction changing roller 127 is arranged as shown in the nano carbon material continuous manufacturing apparatus 1C, the transport distance of the continuous transport substrate 15 in the reaction vessel 60C is twice that of the nano carbon material continuous manufacturing apparatus 1A. Can be. In this way, if the transport distance of the continuous transfer substrate 15 in the reaction vessel 60C is doubled by using the turning roller 127, the speed of the film forming process is doubled even if the transfer speed of the continuous transfer substrate 15 is the same. be able to.

また、方向転換ローラー127を図7に示すナノ炭素材料の連続製造装置1Cのように配置すると、反応容器60Cの長さを反応容器60Aの1/2にしても連続搬送基板15の搬送距離をナノ炭素材料の連続製造装置1Aと同じにすることができる。このように、方向転換ローラー127を用いかつ反応容器60Cの長さを反応容器60Aの1/2にすると、コンパクトなナノ炭素材料の連続製造装置1Cを用いて、ナノ炭素材料の連続製造装置1Aと同様の成膜処理を行うことができる。 Further, when the direction changing roller 127 is arranged as in the nanocarbon material continuous manufacturing apparatus 1C shown in FIG. 7, even if the length of the reaction vessel 60C is halved of the reaction vessel 60A, the transport distance of the continuous transfer substrate 15 can be increased. It can be the same as the continuous manufacturing apparatus 1A for nanocarbon materials. As described above, when the direction change roller 127 is used and the length of the reaction vessel 60C is reduced to 1/2 of the reaction vessel 60A, the compact nanocarbon material continuous production apparatus 1C is used to make the nanocarbon material continuous production apparatus 1A. The same film forming process as above can be performed.

方向転換ローラー127の材質としては、例えば、石英ガラス、セラミック等が用いられる。このうち、石英ガラスは、耐熱性かつ急激な温度変化に耐えられるため好ましい。 As the material of the turning roller 127, for example, quartz glass, ceramic, or the like is used. Of these, quartz glass is preferable because it is heat resistant and can withstand sudden temperature changes.

<遊星ローラー>
遊星ローラー123Cは、搬送される連続搬送基板15の撓みを解消し、連続搬送基板15に張力を付与する部材である。遊星ローラー123Cは、巻出部112と反応容器60Cの搬入口65との間に設けられ、反応容器60Cに搬送される連続搬送基板15の撓みを解消し、連続搬送基板15に張力を付与する。
<Planet roller>
The planetary roller 123C is a member that eliminates the bending of the continuously conveyed substrate 15 and applies tension to the continuously conveyed substrate 15. The planetary roller 123C is provided between the unwinding portion 112 and the carry-in inlet 65 of the reaction vessel 60C, eliminates the bending of the continuous transport substrate 15 transported to the reaction vessel 60C, and applies tension to the continuous transport substrate 15. ..

遊星ローラー123Cにより連続搬送基板15に張力が付与されると、搬送される連続搬送基板15の撓みが抑制され、成膜処理の精度が高くなる。遊星ローラー123Cは、図中上下方向等に移動しない構成としてもよいが、連続搬送基板15に適切な張力を付与するために、図中上下方向等に移動可能な構成としてもよい。 When tension is applied to the continuous transfer substrate 15 by the planetary roller 123C, the bending of the continuous transfer substrate 15 to be conveyed is suppressed, and the accuracy of the film forming process is improved. The planetary roller 123C may be configured not to move in the vertical direction or the like in the figure, but may be configured to be movable in the vertical direction or the like in the figure in order to apply appropriate tension to the continuous transfer substrate 15.

巻出部112、遊星ローラー123C及び巻取部114は、共に、連続搬送装置チャンバー115C1内に配置される。巻出部112、遊星ローラー123C及び巻取部114が同一の連続搬送装置チャンバー115C1内に配置されると、連続搬送用基板15への弛みを防止するための一定の張力を付与することができる。このため、巻出部112、遊星ローラー123C及び巻取部114が同一の連続搬送装置チャンバー115C1内に配置されると、連続搬送基板15の表面に成膜されたナノ炭素材料層90にクラック等のダメージを与えにくいため好ましい。 The unwinding unit 112, the planetary roller 123C, and the winding unit 114 are all arranged in the continuous transfer device chamber 115C1. When the unwinding unit 112, the planetary roller 123C, and the winding unit 114 are arranged in the same continuous transport device chamber 115C1, a constant tension for preventing slack to the continuous transport substrate 15 can be applied. .. Therefore, when the unwinding portion 112, the planetary roller 123C, and the winding portion 114 are arranged in the same continuous transport device chamber 115C1, the nanocarbon material layer 90 formed on the surface of the continuous transport substrate 15 cracks or the like. It is preferable because it does not easily cause damage.

なお、遊星ローラー123Cは、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Cに必須の構成ではない。たとえば、方向転換ローラー127、巻出部112及び巻取部114の大きさや配置を適正化することで搬送される連続搬送基板15の撓みが解消される場合、遊星ローラー123Cを設けない構成とすることもできる。 The planetary roller 123C is not an essential configuration for the continuous manufacturing apparatus 1C for nanocarbon materials according to the third embodiment. For example, if the bending of the continuous transfer substrate 15 to be conveyed is eliminated by optimizing the sizes and arrangements of the direction change roller 127, the unwinding portion 112, and the take-up portion 114, the planetary roller 123C is not provided. You can also do it.

<連続搬送装置>
図7に示すナノ炭素材料の連続製造装置1Cにおいて、連続搬送装置110を構成する巻出部112及び巻取部114は、図中右側に配置され、共に、連続搬送装置チャンバー115C1(115)内に配置される。
<Continuous transfer device>
In the continuous manufacturing apparatus 1C for nanocarbon materials shown in FIG. 7, the unwinding unit 112 and the winding unit 114 constituting the continuous transfer device 110 are arranged on the right side in the drawing, and both are in the continuous transfer device chamber 115C1 (115). Is placed in.

巻出部112及び巻取部114が共に連続搬送装置チャンバー115C1(115)内に配置されると、{ 連続搬送基板15及びナノ炭素材料層90の }大気への暴露の防止、かつ、キャリアガスと気体炭素源の外部への漏出が防止できるため好ましい。 When both the unwinding unit 112 and the winding unit 114 are arranged in the continuous transfer device chamber 115C1 (115), {the continuous transfer substrate 15 and the nanocarbon material layer 90} are prevented from being exposed to the atmosphere and the carrier gas is prevented. It is preferable because it can prevent leakage of the gaseous carbon source to the outside.

図7に示すように、図中下側に巻出部112が配置され、図中上側に巻取部114が配置される。巻出部112を下側に配置し、巻取部114を上側に配置すると、連続搬送用基板15への弛みを防止するための一定の張力を付与することができる。このため、巻出部112、遊星ローラー123C及び巻取部114が同一の連続搬送装置チャンバー115C1内に配置されると、連続搬送基板15の表面に成膜されたナノ炭素材料層90にクラック等のダメージを与えにくいため好ましい。 As shown in FIG. 7, the unwinding portion 112 is arranged on the lower side in the drawing, and the winding portion 114 is arranged on the upper side in the drawing. When the unwinding portion 112 is arranged on the lower side and the winding portion 114 is arranged on the upper side, a constant tension for preventing slack to the continuous transport substrate 15 can be applied. Therefore, when the unwinding portion 112, the planetary roller 123C, and the winding portion 114 are arranged in the same continuous transport device chamber 115C1, the nanocarbon material layer 90 formed on the surface of the continuous transport substrate 15 cracks or the like. It is preferable because it does not easily cause damage.

<反応容器>
反応容器60Cは、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Aの反応容器60Aにおいて、搬入口65及び搬出口67の位置を変えたものである。具体的には、反応容器60Aでは搬入口65及び搬出口67が反応容器60Aの長手方向の一方端と他方端との形成されているが、反応容器60Cでは搬入口65及び搬出口67が反応容器60Aの長手方向の一方端側に上下方向に位置するように形成されている。
<Reaction vessel>
The reaction vessel 60C is a reaction vessel 60A of the continuous production apparatus 1A for nanocarbon materials according to the first embodiment, in which the positions of the carry-in inlet 65 and the carry-out outlet 67 are changed. Specifically, in the reaction vessel 60A, the carry-in inlet 65 and the carry-out port 67 are formed at one end and the other end in the longitudinal direction of the reaction vessel 60A, but in the reaction vessel 60C, the carry-in inlet 65 and the carry-out port 67 react. The container 60A is formed so as to be located in the vertical direction on one end side in the longitudinal direction.

この反応容器60Cにおける搬入口65及び搬出口67の配置は、方向転換ローラー127が配置されて反応容器60C内の上下方向のそれぞれで連続搬送基板15の搬送が行われることに対応したものである。 The arrangement of the carry-in inlet 65 and the carry-out port 67 in the reaction vessel 60C corresponds to the arrangement of the direction change roller 127 and the continuous transfer substrate 15 being conveyed in each of the vertical directions in the reaction vessel 60C. ..

第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Cの作用を、下記の第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法において説明する。 The operation of the nanocarbon material continuous production apparatus 1C according to the third embodiment will be described in the nanocarbon material continuous production method according to the third embodiment below.

(ナノ炭素材料の連続製造方法)
第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法は、上記第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Cを用いる連続製造方法である。
(Continuous manufacturing method of nano carbon material)
The method for continuously producing a nanocarbon material according to a third embodiment is a continuous manufacturing method using the continuous manufacturing apparatus 1C for a nanocarbon material according to the third embodiment.

第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法は、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の成膜工程において、方向転換された連続搬送基板15に成膜処理を行う方法である。第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の成膜工程は、方向転換された連続搬送基板15に成膜処理を行う以外は、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の成膜工程と同じである。このため、以下、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の成膜工程と異なる点についてのみ説明する。 In the method for continuously producing a nanocarbon material according to a third embodiment, in the film forming step of the method for continuously producing a nanocarbon material according to the first embodiment, a film forming process is performed on the continuous transfer substrate 15 whose direction has been changed. The method. In the film forming step of the method for continuously producing a nanocarbon material according to a third embodiment, the nanocarbon material according to the first embodiment is continuously produced except that the film forming process is performed on the continuous transfer substrate 15 whose direction has been changed. It is the same as the film forming process of the method. Therefore, hereinafter, only the points different from the film forming step of the continuous production method of the nanocarbon material according to the first embodiment will be described.

<成膜工程>
第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法での成膜工程は、連続搬送基板15の搬送方向を反応容器60C内で方向転換させ、方向転換された連続搬送基板15に成膜処理を行う工程である。
<Film formation process>
In the film formation step in the method for continuously producing a nanocarbon material according to the third embodiment, the transfer direction of the continuous transfer substrate 15 is changed in the reaction vessel 60C, and the film formation process is performed on the changed direction continuous transfer substrate 15. Is the process of performing.

具体的には、上記成膜工程は、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Cを用い、方向転換ローラー127で、連続搬送基板15の搬送方向を反応容器60C内で方向転換させつつ成膜処理する工程である。 Specifically, in the film forming step, the continuous manufacturing apparatus 1C for the nanocarbon material according to the third embodiment is used, and the direction of the continuous transfer substrate 15 is changed in the reaction vessel 60C by the direction change roller 127. This is a process of forming a film while forming a film.

本成膜工程によれば、方向転換ローラー127を用い、反応容器60Cの長さに対する反応容器60C内での連続搬送基板15の搬送距離を長くすることにより、ナノ炭素材料層90の成膜処理の効率を向上させることができる。 According to this film forming step, the film forming treatment of the nanocarbon material layer 90 is performed by using the direction changing roller 127 and increasing the conveying distance of the continuous conveying substrate 15 in the reaction vessel 60C with respect to the length of the reaction vessel 60C. Efficiency can be improved.

例えば、方向転換ローラー127を図7に示すナノ炭素材料の連続製造装置1Cのように配置すると、本成膜工程において、反応容器60C内での連続搬送基板15の搬送距離をナノ炭素材料の連続製造装置1Aの2倍にすることができる。このように、方向転換ローラー127を用いて反応容器60C内での連続搬送基板15の搬送距離を2倍にすると、本成膜工程において、連続搬送基板15の搬送速度が同じでも成膜処理の速度を2倍にすることができる。 For example, when the direction changing roller 127 is arranged as in the nanocarbon material continuous production apparatus 1C shown in FIG. 7, in the present film forming step, the transfer distance of the continuous transfer substrate 15 in the reaction vessel 60C is set to the continuous nanocarbon material. It can be doubled as the manufacturing apparatus 1A. In this way, when the transport distance of the continuous transfer substrate 15 in the reaction vessel 60C is doubled by using the turning roller 127, in the main film formation step, even if the transfer speed of the continuous transfer substrate 15 is the same, the film formation process is performed. The speed can be doubled.

また、方向転換ローラー127を図7に示すように配置すると、本成膜工程において、反応容器60Cの長さを反応容器60Aの1/2にしても連続搬送基板15の搬送距離をナノ炭素材料の連続製造装置1Aと同じにすることができる。このように、方向転換ローラー127を用いかつ反応容器60Cの長さを反応容器60Aの1/2にすると、本成膜工程において、コンパクトなナノ炭素材料の連続製造装置1Cを用いて、ナノ炭素材料の連続製造装置1Aと同様の成膜処理を行うことができる。 Further, when the direction changing roller 127 is arranged as shown in FIG. 7, in the present film forming step, even if the length of the reaction vessel 60C is halved of the reaction vessel 60A, the transfer distance of the continuous transfer substrate 15 is set to the nanocarbon material. It can be the same as the continuous manufacturing apparatus 1A of. As described above, when the direction change roller 127 is used and the length of the reaction vessel 60C is reduced to 1/2 of that of the reaction vessel 60A, nanocarbon is used in the present film forming step by using the compact continuous production apparatus 1C for nanocarbon material. A film forming process similar to that of the material continuous manufacturing apparatus 1A can be performed.

(第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置の効果)
第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Cによれば、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Aと同じ効果を奏する。
(Effect of continuous manufacturing apparatus for nanocarbon material according to the third embodiment)
According to the nano-carbon material continuous production apparatus 1C according to the third embodiment, the same effect as that of the nano-carbon material continuous production apparatus 1A according to the first embodiment is obtained.

また、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Cによれば、反応容器60Cの長さに対する反応容器60C内での連続搬送基板15の搬送距離を長くすることにより、ナノ炭素材料層90の成膜処理の効率を向上させることができる。 Further, according to the nanocarbon material continuous production apparatus 1C according to the third embodiment, the nanocarbon material is obtained by increasing the transport distance of the continuous transfer substrate 15 in the reaction vessel 60C with respect to the length of the reaction vessel 60C. The efficiency of the film forming process of the layer 90 can be improved.

(第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の効果)
第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法によれば、第1の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法と同じ効果を奏する。
(Effect of continuous production method of nanocarbon material according to the third embodiment)
According to the method for continuously producing a nanocarbon material according to a third embodiment, the same effect as that for the method for continuously producing a nanocarbon material according to the first embodiment is obtained.

また、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法によれば、反応容器60Cの長さに対する反応容器60C内での連続搬送基板15の搬送距離を長くすることにより、ナノ炭素材料層90の成膜処理の効率を向上させることができる。 Further, according to the method for continuously producing a nanocarbon material according to the third embodiment, the nanocarbon material layer is formed by increasing the transport distance of the continuous transport substrate 15 in the reaction vessel 60C with respect to the length of the reaction vessel 60C. The efficiency of the film forming process of 90 can be improved.

[第4の実施形態]
(ナノ炭素材料の連続製造装置)
図8は、第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置を模式的に示す図である。図8に示すように、ナノ炭素材料の連続製造装置1D(1)は、連続搬送装置110と、反応容器60D(60)と、気体炭素源供給部30と、加熱部50D(50)と、巻取前冷却部120D(120)とを備える。
[Fourth Embodiment]
(Continuous manufacturing equipment for nano-carbon materials)
FIG. 8 is a diagram schematically showing a continuous manufacturing apparatus for nanocarbon materials according to a fourth embodiment. As shown in FIG. 8, the continuous production apparatus 1D (1) for the nanocarbon material includes a continuous transfer apparatus 110, a reaction vessel 60D (60), a gas carbon source supply unit 30, a heating unit 50D (50), and the heating unit 50D (50). It is provided with a pre-winding cooling unit 120D (120).

第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Dは、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Cに比較して、さらに巻取前冷却部120Dを備え、連続搬送装置チャンバー115の形態が異なる点で異なり、その他の構成は実質的に同一である。 The nanocarbon material continuous manufacturing apparatus 1D according to the fourth embodiment is further provided with a prewinding cooling unit 120D as compared with the nanocarbon material continuous manufacturing apparatus 1C according to the third embodiment, and is a continuous transfer device. The chamber 115 differs in that the form is different, and the other configurations are substantially the same.

このため、ナノ炭素材料の連続製造装置1Dとナノ炭素材料の連続製造装置1Cとの同一構成に同一符号を付し、構成及び作用の説明を省略又は簡略化する。例えば、ナノ炭素材料の連続製造装置1Dの反応容器60D、加熱部50D1、方向転換ローラー127D等は、ナノ炭素材料の連続製造装置1Cの反応容器60C、加熱部50C1、方向転換ローラー127C等と同一である。以下、巻取前冷却部120Dとしての冷却ローラー125について説明する。 Therefore, the same components of the continuous manufacturing device 1D for nanocarbon materials and the continuous manufacturing device 1C for nanocarbon materials are designated by the same reference numerals, and the description of the structure and operation is omitted or simplified. For example, the reaction vessel 60D, the heating unit 50D1, the direction changing roller 127D, etc. of the continuous manufacturing apparatus 1D for nanocarbon materials are the same as the reaction vessel 60C, the heating unit 50C1, the direction changing roller 127C, etc. of the continuous manufacturing apparatus 1C for nanocarbon materials. Is. Hereinafter, the cooling roller 125 as the pre-winding cooling unit 120D will be described.

<巻取前冷却部>
巻取前冷却部120Dは、第2の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Bの巻取前冷却部120Bと同様に、反応容器60Dから搬出された連続搬送基板15を巻取部114で巻き取る前に冷却するユニットである。巻取前冷却部120Dは、反応容器60Dの搬出口67と、巻取部114との間に設けられる。
<Cooling section before winding>
The pre-winding cooling unit 120D is the same as the pre-winding cooling unit 120B of the continuous manufacturing apparatus 1B for nanocarbon materials according to the second embodiment, and the continuous transport substrate 15 carried out from the reaction vessel 60D is taken up by the winding unit 114. It is a unit that cools before winding up with. The pre-winding cooling unit 120D is provided between the carry-out port 67 of the reaction vessel 60D and the winding unit 114.

図8に示すように、巻取前冷却部120Dは、巻取部114で巻き取る前の連続搬送基板15に接触する冷却ローラー125D1、125D2(125)になっている。 As shown in FIG. 8, the pre-winding cooling unit 120D is a cooling roller 125D1 and 125D2 (125) that come into contact with the continuous transfer substrate 15 before being wound by the winding unit 114.

冷却ローラー125は、反応容器60D側に冷却ローラー125D1、巻取部114側に冷却ローラー125D2が配置される。 As for the cooling roller 125, the cooling roller 125D1 is arranged on the reaction vessel 60D side, and the cooling roller 125D2 is arranged on the winding portion 114 side.

冷却ローラー125(125D1、125D2)は巻取前冷却部120の一態様であり、ナノ炭素材料の連続製造装置1Bの巻取前冷却部120Bと同様に、連続搬送基板15を冷却するユニットである。なお、連続搬送基板15の表面にナノ炭素材料層90が形成されてナノ炭素材料複合体95が得られている場合、冷却ローラー125(125D1、125D2)は、ナノ炭素材料複合体95を冷却するユニットでもある。 The cooling roller 125 (125D1, 125D2) is an aspect of the pre-winding cooling unit 120, and is a unit for cooling the continuous transfer substrate 15 like the pre-winding cooling unit 120B of the continuous manufacturing apparatus 1B for nanocarbon materials. .. When the nanocarbon material layer 90 is formed on the surface of the continuous transfer substrate 15 to obtain the nanocarbon material composite 95, the cooling rollers 125 (125D1, 125D2) cool the nanocarbon material composite 95. It is also a unit.

冷却ローラー125(125D1、125D2)は、巻取前冷却部120の中でもローラーの態様を有するため、ナノ炭素材料の連続製造装置1Dへのインライン化が容易である。 Since the cooling roller 125 (125D1, 125D2) has the form of a roller in the pre-winding cooling unit 120, it is easy to inline the nanocarbon material into the continuous manufacturing apparatus 1D.

成膜処理で得られたナノ炭素材料複合体95の冷却は、ナノ炭素材料層90の成膜処理での触媒反応を停止される作用を有する。このため、冷却ローラー125(125D1、125D2)での冷却条件を制御することにより、得られるナノ炭素材料層90の化学的性質、物理的性質等を変えることができる。 The cooling of the nanocarbon material composite 95 obtained in the film forming treatment has an effect of stopping the catalytic reaction in the film forming process of the nanocarbon material layer 90. Therefore, by controlling the cooling conditions of the cooling rollers 125 (125D1, 125D2), the chemical properties, physical properties, and the like of the obtained nanocarbon material layer 90 can be changed.

冷却ローラー125(125D1、125D2)としては、特に限定されないが、例えば、ペルチェ効果を用いた冷却ローラー、内部を寒剤が流れる冷却ローラー等が用いられる。 The cooling roller 125 (125D1, 125D2) is not particularly limited, and for example, a cooling roller using the Perche effect, a cooling roller in which a cryogen flows inside, and the like are used.

内部を寒剤が流れる冷却ローラーに用いられる寒剤としては、例えば、水、エチレングリコール、液体窒素等が用いられる。このうち、エチレングリコールは、液体であることから水等へ溶解しやすく希釈して用いることができるため好ましい。また、エチレングリコールは、水よりも融点が低いため好ましい。さらに、エチレングリコールは、市販の冷却装置に用いることが容易であるため好ましい。 As the cryogen used for the cooling roller through which the cryogen flows, for example, water, ethylene glycol, liquid nitrogen or the like is used. Of these, ethylene glycol is preferable because it is a liquid and can be easily dissolved in water or the like and diluted before use. Further, ethylene glycol is preferable because it has a lower melting point than water. Further, ethylene glycol is preferable because it is easy to use in a commercially available cooling device.

冷却ローラー125D1、125D2は、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Cの遊星ローラー123Cと同様に、搬送される連続搬送基板15の撓みを解消し、連続搬送基板15に張力を付与する部材としても機能するようになっている。 Similar to the planetary roller 123C of the continuous manufacturing apparatus 1C for nanocarbon materials according to the third embodiment, the cooling rollers 125D1 and 125D2 eliminate the bending of the continuously conveyed substrate 15 and apply tension to the continuously conveyed substrate 15. It also functions as a member to be applied.

冷却ローラー125D1、125D2は、巻取部114と共に、連続搬送装置チャンバー115D2(115)内に配置される。冷却ローラー125D1、125D2及び巻取部114が同一の連続搬送装置チャンバー115D2内に配置されると、連続搬送用基板15への弛みを防止するための一定の張力を付与することができ、かつ冷却効率がよい。このため、巻出部112、遊星ローラー123C及び巻取部114が同一の連続搬送装置チャンバー115C1内に配置されると、連続搬送基板15の表面に成膜されたナノ炭素材料層90にクラック等が生じにくくかつ高い冷却の機能を付与できるため好ましい。 The cooling rollers 125D1 and 125D2 are arranged in the continuous transfer device chamber 115D2 (115) together with the winding unit 114. When the cooling rollers 125D1 and 125D2 and the winding unit 114 are arranged in the same continuous transfer device chamber 115D2, a constant tension for preventing slack to the continuous transfer substrate 15 can be applied and cooling is performed. It is efficient. Therefore, when the unwinding portion 112, the planetary roller 123C, and the winding portion 114 are arranged in the same continuous transport device chamber 115C1, the nanocarbon material layer 90 formed on the surface of the continuous transport substrate 15 cracks or the like. Is preferable because it is less likely to occur and a high cooling function can be imparted.

なお、ナノ炭素材料の連続製造装置1Dの巻出部112側には、遊星ローラー123D(123)が設けられる。遊星ローラー123Dの作用は、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Cの遊星ローラー123Cの作用と同様であるため、遊星ローラー123Dについての説明を省略する。 A planetary roller 123D (123) is provided on the unwinding portion 112 side of the continuous manufacturing apparatus 1D for nanocarbon materials. Since the action of the planet roller 123D is the same as the action of the planet roller 123C of the continuous manufacturing apparatus 1C for nanocarbon materials according to the third embodiment, the description of the planet roller 123D will be omitted.

ナノ炭素材料の連続製造装置1Dにおいて、巻出部112及び遊星ローラー123Dは、共に、連続搬送装置チャンバー115D1(115)内に配置される。巻出部112及び遊星ローラー123Dが同一の連続搬送装置チャンバー115D1内に配置されると、連続搬送用基板15への弛みを防止するための一定の張力を付与することができる。このため、巻出部112、遊星ローラー123C及び巻取部114が同一の連続搬送装置チャンバー115C1内に配置されると、連続搬送基板15の表面に成膜されたナノ炭素材料層90にクラック等のダメージを与えにくいため好ましい。 In the nanocarbon material continuous production apparatus 1D, the unwinding portion 112 and the planetary roller 123D are both arranged in the continuous transfer apparatus chamber 115D1 (115). When the unwinding portion 112 and the planetary roller 123D are arranged in the same continuous transfer device chamber 115D1, a constant tension for preventing slack to the continuous transfer substrate 15 can be applied. Therefore, when the unwinding portion 112, the planetary roller 123C, and the winding portion 114 are arranged in the same continuous transport device chamber 115C1, the nanocarbon material layer 90 formed on the surface of the continuous transport substrate 15 cracks or the like. It is preferable because it does not easily cause damage.

第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Dの作用を、下記の第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法において説明する。 The operation of the nanocarbon material continuous production apparatus 1D according to the fourth embodiment will be described in the nanocarbon material continuous production method according to the fourth embodiment below.

(ナノ炭素材料の連続製造方法)
第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法は、上記第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Dを用いる連続製造方法である。
(Continuous manufacturing method of nano carbon material)
The method for continuously producing a nanocarbon material according to a fourth embodiment is a continuous manufacturing method using the continuous manufacturing apparatus 1D for a nanocarbon material according to the fourth embodiment.

第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法は、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の諸工程に加え、巻取前冷却工程を備える。第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の作用は、巻取前冷却工程以外は、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の作用と同じてあるため、巻取前冷却工程以外の工程の説明を省略する。 The method for continuously producing a nanocarbon material according to a fourth embodiment includes a pre-winding cooling step in addition to the various steps of the method for continuously producing a nanocarbon material according to the third embodiment. Since the operation of the continuous production method of the nanocarbon material according to the fourth embodiment is the same as the operation of the continuous production method of the nanocarbon material according to the third embodiment except for the pre-winding cooling step, the winding is performed. The description of the process other than the pre-cooling process will be omitted.

<巻取前冷却工程>
巻取前冷却工程は、反応容器60Dから搬出された連続搬送基板15を巻取部114で巻き取る前に冷却する工程である。
<Cooling process before winding>
The pre-winding cooling step is a step of cooling the continuous transfer substrate 15 carried out from the reaction vessel 60D before being wound up by the winding unit 114.

巻取前冷却工程は、巻取前冷却部120D(120)を用い、連続搬送基板15を冷却する工程である。なお、連続搬送基板15の表面にナノ炭素材料層90が形成されてナノ炭素材料複合体95が得られている場合、巻取前冷却工程は、ナノ炭素材料複合体95を冷却する工程でもある。 The pre-winding cooling step is a step of cooling the continuous transfer substrate 15 by using the pre-winding cooling unit 120D (120). When the nanocarbon material layer 90 is formed on the surface of the continuous transfer substrate 15 to obtain the nanocarbon material composite 95, the pre-winding cooling step is also a step of cooling the nanocarbon material composite 95. ..

第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法における巻取前冷却工程は、具体的には、巻取部114で巻き取る前の連続搬送基板15に接触する冷却ローラー125D1、125D2(125)を用いて行う工程である。 Specifically, the pre-winding cooling step in the method for continuously producing a nanocarbon material according to a fourth embodiment includes cooling rollers 125D1 and 125D2 (125) that come into contact with the continuous transfer substrate 15 before being wound by the winding unit 114. ) Is the process to be performed.

成膜工程で得られたナノ炭素材料複合体95の冷却は、ナノ炭素材料層90の成膜処理での触媒反応を停止される作用を有する。このため、巻取前冷却工程での冷却条件を制御することにより、得られるナノ炭素材料層90の化学的性質、物理的性質等を変えることができる。 Cooling of the nanocarbon material composite 95 obtained in the film forming step has an effect of stopping the catalytic reaction in the film forming process of the nanocarbon material layer 90. Therefore, by controlling the cooling conditions in the pre-winding cooling step, the chemical properties, physical properties, and the like of the obtained nanocarbon material layer 90 can be changed.

(第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置の効果)
第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Dによれば、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Cと同じ効果を奏する。
(Effect of the continuous manufacturing apparatus for nanocarbon materials according to the fourth embodiment)
According to the nano-carbon material continuous production apparatus 1D according to the fourth embodiment, the same effect as that of the nano-carbon material continuous production apparatus 1C according to the third embodiment is obtained.

また、第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造装置1Dによれば、巻取前冷却部120Dとしての冷却ローラー125D1、125D2での冷却条件を制御することにより、得られるナノ炭素材料層90の化学的性質、物理的性質等を変えることができる。 Further, according to the nano-carbon material continuous production apparatus 1D according to the fourth embodiment, the nano-carbon material layer obtained by controlling the cooling conditions of the cooling rollers 125D1 and 125D2 as the pre-winding cooling unit 120D. The chemical properties, physical properties, etc. of 90 can be changed.

(第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法の効果)
第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法によれば、第3の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法と同じ効果を奏する。
(Effect of continuous production method of nanocarbon material according to the fourth embodiment)
According to the method for continuously producing a nanocarbon material according to a fourth embodiment, the same effect as that for the method for continuously producing a nanocarbon material according to a third embodiment is obtained.

また、第4の実施形態に係るナノ炭素材料の連続製造方法によれば、巻取前冷却工程での冷却条件を制御することにより、得られるナノ炭素材料層90の化学的性質、物理的性質等を変えることができる。 Further, according to the method for continuously producing a nanocarbon material according to the fourth embodiment, the chemical and physical properties of the nanocarbon material layer 90 obtained by controlling the cooling conditions in the pre-winding cooling step. Etc. can be changed.

以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 Although the present embodiment has been described above, the present embodiment is not limited to these, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present embodiment.

1、1A、1B、1C、1D ナノ炭素材料の連続製造装置
15 連続搬送基板
30 気体炭素源供給部
35 気体炭素源
50 加熱部
51 光加熱装置
60、60A、60B、60C、60D 反応容器
61 反応容器本体
62 透光性壁部
63 反応容器内空間
65 搬入口
67 搬出口
90 ナノ炭素材料層
95 ナノ炭素材料複合体
110 連続搬送装置
112 巻出部
114 巻取部
115、115A1、115A2、115B1、115B2、115C、115D1、115D2 連続搬送装置チャンバー
120、120B、120D 巻取前冷却部
123 遊星ローラー
125 冷却ローラー
127 方向転換ローラー
1, 1A, 1B, 1C, 1D Nano carbon material continuous production equipment 15 Continuous transfer substrate 30 Gas carbon source supply unit 35 Gas carbon source 50 Heating unit 51 Optical heating equipment 60, 60A, 60B, 60C, 60D Reaction vessel 61 Reaction Container body 62 Translucent wall 63 Reaction vessel space 65 Carry-in port 67 Carry-out port 90 Nano-carbon material layer 95 Nano-carbon material composite 110 Continuous transport device 112 Unwinding part 114 Winding part 115, 115A1, 115A2, 115B1, 115B2, 115C, 115D1, 115D2 Continuous transfer device Chamber 120, 120B, 120D Pre-winding cooling unit 123 Planetary roller 125 Cooling roller 127 Direction change roller

Claims (14)

連続搬送基板を連続搬送する連続搬送装置と、
前記連続搬送基板が搬入される搬入口と前記連続搬送基板が搬出される搬出口とを有し、搬送中の前記連続搬送基板を収容する反応容器と、
前記反応容器内に気体炭素源を供給する気体炭素源供給部と、
前記反応容器内の前記連続搬送基板を加熱することにより前記連続搬送基板の表面にナノ炭素材料層を成膜する加熱部と、を備え、
前記加熱部は、前記反応容器内に光を照射することにより前記反応容器内の前記連続搬送基板を加熱する光加熱装置を備えるナノ炭素材料の連続製造装置。
Continuous transport A continuous transport device that continuously transports boards and
A reaction vessel having a carry-in inlet for carrying in the continuous transfer board and a carry-out port for carrying out the continuous transfer board, and accommodating the continuous transfer board being carried.
A gaseous carbon source supply unit that supplies a gaseous carbon source into the reaction vessel,
A heating unit for forming a nanocarbon material layer on the surface of the continuous transfer substrate by heating the continuous transfer substrate in the reaction vessel is provided.
The heating unit is a continuous production apparatus for nanocarbon materials including an optical heating apparatus for heating the continuous transfer substrate in the reaction vessel by irradiating the inside of the reaction vessel with light.
前記光加熱装置は、波長0.70μm〜5.00μm、強度1kW〜8kW、の光を照射する請求項1に記載のナノ炭素材料の連続製造装置。 The device for continuously producing a nanocarbon material according to claim 1, wherein the optical heating device irradiates light having a wavelength of 0.70 μm to 5.00 μm and an intensity of 1 kW to 8 kW. 前記光加熱装置は、レーザー加熱装置及びフラッシュランプ加熱装置の1種以上である請求項1又は2に記載のナノ炭素材料の連続製造装置。 The device for continuously producing a nanocarbon material according to claim 1 or 2, wherein the light heating device is one or more of a laser heating device and a flash lamp heating device. 前記連続搬送装置は、ロール状の前記連続搬送基板を巻き出す巻出部と、前記連続搬送基板をロール状に巻き取る巻取部と、を備える請求項1から3のいずれか一項に記載のナノ炭素材料の連続製造装置。 6. Continuous manufacturing equipment for nano-carbon materials. 前記反応容器から搬出された前記連続搬送基板を前記巻取部で巻き取る前に冷却する巻取前冷却部をさらに備える請求項4に記載のナノ炭素材料の連続製造装置。 The continuous manufacturing apparatus for a nanocarbon material according to claim 4, further comprising a pre-winding cooling unit that cools the continuous transport substrate carried out from the reaction vessel before being wound up by the winding unit. 前記連続搬送基板の搬送方向を前記反応容器内で方向転換させる方向転換ローラーを前記反応容器内にさらに備える請求項1から5のいずれか一項に記載のナノ炭素材料の連続製造装置。 The continuous manufacturing apparatus for a nanocarbon material according to any one of claims 1 to 5, further comprising a direction changing roller for changing the direction of the continuous transport substrate in the reaction vessel. 前記巻取前冷却部は、前記巻取部で巻き取る前の前記連続搬送基板に接触する冷却ローラーである請求項5に記載のナノ炭素材料の連続製造装置。 The continuous manufacturing apparatus for nanocarbon materials according to claim 5, wherein the pre-winding cooling unit is a cooling roller that comes into contact with the continuous transport substrate before being wound by the winding unit. 連続搬送される連続搬送基板を反応容器内で気体炭素源の存在下で加熱することにより、前記連続搬送基板の表面にナノ炭素材料層を成膜する成膜工程を備え、
前記成膜工程は、前記反応容器内に光を照射することにより前記反応容器内の前記連続搬送基板を加熱する光加熱装置を用いるナノ炭素材料の連続製造方法。
A film forming step of forming a nanocarbon material layer on the surface of the continuously conveyed substrate by heating the continuously conveyed substrate in the presence of a gaseous carbon source in a reaction vessel is provided.
The film forming step is a method for continuously producing a nanocarbon material using an optical heating device that heats the continuous transfer substrate in the reaction vessel by irradiating the inside of the reaction vessel with light.
前記光加熱装置は、波長0.70μm〜5.00μm、強度1kW〜8kW、の光を照射する請求項8に記載のナノ炭素材料の連続製造方法。 The method for continuously producing a nanocarbon material according to claim 8, wherein the optical heating device irradiates light having a wavelength of 0.70 μm to 5.00 μm and an intensity of 1 kW to 8 kW. 前記光加熱装置は、レーザー加熱装置及びフラッシュランプ加熱装置の1種以上である請求項8又は9に記載のナノ炭素材料の連続製造方法。 The method for continuously producing a nanocarbon material according to claim 8 or 9, wherein the optical heating device is one or more of a laser heating device and a flash lamp heating device. 前記連続搬送基板は連続搬送装置を用いて連続搬送され、
前記連続搬送装置は、ロール状の前記連続搬送基板を巻き出す巻出部と、前記連続搬送基板をロール状に巻き取る巻取部と、を備える請求項8から10のいずれか一項に記載のナノ炭素材料の連続製造方法。
The continuous transfer board is continuously conveyed using a continuous transfer device.
6. A method for continuously manufacturing nanocarbon materials.
前記反応容器から搬出された前記連続搬送基板を前記巻取部で巻き取る前に冷却する巻取前冷却工程をさらに有する請求項11に記載のナノ炭素材料の連続製造方法。 The method for continuously producing a nanocarbon material according to claim 11, further comprising a pre-winding cooling step of cooling the continuous transport substrate carried out from the reaction vessel before winding it by the winding unit. 前記成膜工程において、前記連続搬送基板の搬送方向を前記反応容器内で方向転換させ、方向転換された連続搬送基板に成膜処理を行う請求項8から12のいずれか一項に記載のナノ炭素材料の連続製造方法。 The nano. A method for continuously manufacturing carbon materials. 前記巻取前冷却工程は、前記巻取部で巻き取る前の前記連続搬送基板に接触する冷却ローラーを用いて行う請求項12に記載のナノ炭素材料の連続製造方法。
The method for continuously producing a nanocarbon material according to claim 12, wherein the pre-winding cooling step is performed by using a cooling roller that comes into contact with the continuous transport substrate before being wound by the winding unit.
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