JP5617804B2

JP5617804B2 - ブレード及び剥離装置

Info

Publication number: JP5617804B2
Application number: JP2011213314A
Authority: JP
Inventors: 義雄福峯; 光仁廣田
Original assignee: Zeon Corp
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: JP2013071874A

Description

本発明はカーボンナノチューブを剥離するためのブレード及び剥離装置に関する。

基材上に成長したカーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ともいう。）を基材から掻き落とす物として、特許文献１にスクレーバが記載されている。

また、特許文献１とは用途が異なるが、特許文献２には電子複写機等に用いられる感光体ドラムをクリーニングするためのブレードクリーニング装置が記載されている。

特開２００５−６７９１６号公報特開昭５９−２４８７５号公報

特許文献１に記載のスクレーバでは、ＣＮＴの成長に用いる基材に反りがある場合においても、反りによる曲面を一直線上の縁で掻くことになる。これでは、当該縁のうち、当該曲面の表面に接することができない部分が生じる。つまり、当該部分において当該縁と当該表面との間に隙間が生じ、当該隙間にあるＣＮＴをスクレーバは掻くことができず、基材上にＣＮＴが残るという問題が生じる。なお、基材の反りは、基材が大型であればあるほど生じやすく、また、繰り返しの使用によっても生じやすい。

特許文献２のブレードクリーニング装置では、上記の問題は解決できない。これは、感光体ドラムに比してＣＮＴの成長に用いる基材は反り等による変形の程度が大きく、また不規則であるためと推測される。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、反りのある基材でもＣＮＴが基材上に残存すること抑制できる、基材からＣＮＴを剥離するためのブレードを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るブレードは、基材上に成長したカーボンナノチューブを剥離するためのブレードであって、各々の縁がカーボンナノチューブを剥離するための部位となる複数の基板を備え、前記複数の基板が、複数の前記縁が一つの直線上に配されるように一列に並んでおり、前記複数の基板が、互いに独立して、面方向に平行な方向であって前記縁に垂直な方向に変位をするように保持されている。

本発明に係るブレードでは、前記縁が樹脂で形成されていることがより好ましい。

本発明に係るブレードでは、前記基板が３〜５個であることがより好ましい。

本発明に係るブレードでは、前記複数の基板の各々が付勢手段に接続されていることがより好ましい。

本発明に係るブレードでは、前記付勢手段がシリンダーであることがより好ましい。

また、本発明に係る剥離装置は、上記の本発明に係るブレードを備える。

本発明によれば、基材上に成長したＣＮＴを剥離する場合において、基材に反りがある基材でもＣＮＴが基材上に残存することを抑制できるという効果を奏する。

本発明に係るブレードの一実施形態であるブレード１０の構成を模式的に示す図である。ブレード１０を用いて基材２０上のＣＮＴを剥離する様子の一例を示す図である。ブレード１０を用いて基材２０上のＣＮＴを剥離する様子の別の例を示す図である。本発明に係る剥離装置の一実施形態である剥離装置１００の構成を模式的に示す図である。剥離装置１００が備えるブレード１１０の構成を模式的に示す図である。ブレード１１０が備える分割ブレード１１１の構成を模式的に示す図である。

＜本発明に係るブレードの一例＞
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３を用いて詳細に説明する。

〔ブレード１０の構成〕
まず、図１を用いてブレード１０の構成について説明する。図１はブレード１０の構成を模式的に示す図である。

ブレード１０は分割ブレード（基板）１を４個備えている。

分割ブレード１は本体部１ａ及び縁１ｂから構成されている。

本体部１ａは金属で構成されている。本体部１ａを構成する金属の具体例としては、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等が挙げられる。

縁１ｂはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が生成された基材に押し付けられる端であり、ＣＮＴを当該基材から剥離するための部位となる。縁１ｂを含む縁部は樹脂で形成されている。このように、本発明に係るブレードが備える基板の縁は基材表面を傷付けずにＣＮＴのみを剥離できるように基材より柔らかい材料で形成されていることが好ましく、当該材料としては樹脂がより好ましい。樹脂の具体例としては、例えば、ナイロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。

４枚の分割ブレード１は縁１ｂが矢印Ｘの方向に一つの直線上に配されるように一列に並んでいる。また、４枚の分割ブレード１の間には隙間が空かないように密着して並んでいる。各々の縁１ｂがＣＮＴを剥離するための部位となる。

４枚の分割ブレード１はそれぞれ縁１ｂとは逆側の端がシリンダー（図示せず）に接続されている。さらに、４個のシリンダーが一つの保持部（図示せず）に保持されることで、一つのブレード１０が構成される。保持部によって、４個のシリンダー、ひいては４個の分割ブレードが保持されることで、１個のブレードが構成される。なお、４個の分割ブレードが接続される対象はシリンダーに限定されず、互いに独立して、面方向に平行な方向であって縁１ｂに垂直な方向に変位をするように付勢手段等に接続されていればよく、付勢手段としてはバネ等が挙げられる。

４枚の分割ブレード１は、シリンダーに接続されることにより、互いに独立して、面方向に平行な方向であって縁１ｂに垂直な方向（矢印Ｚの方向）に変位をすることができる。つまり、縁１ｂがＣＮＴが成長した基材の表面に沿うようにブレード１０を当該基材上に載せて、矢印Ｙの方向に進めてＣＮＴを剥離させるとき、分割ブレード１のそれぞれが、押し付けられた基材の表面に合わせて矢印Ｚの方向に位置を変えることができる。

基材は大型であればあるほど、ＣＮＴを成長させる反応等を経ることにより反りが発生しやすい。また、基材は繰り返し使うと反りが大きくなる。しかし、本実施形態によれば、基材に反りがあり、曲面が形成されていても、当該曲面に縁１ｂのそれぞれの位置を合わすことができる。よって、ブレードが分割されていない特許文献１のスクレーバ等に比べて、曲面に接するブレードの縁の長さを長くすることができる。つまり、基材に反りがあっても、基材の表面と縁との間に隙間が空くことを抑制することができ、結果として、ＣＮＴが基材上に残存することを抑制できる。

なお、本実施形態では分割ブレードの数が４個である場合について説明したが、本発明に係るブレードの備える基板の数はこれに限定されない。ブレードを分割する数、即ち、本発明に係るブレードの備える基板の数は、複数であればよく、対象のＣＮＴが成長した基材の大きさによって適宜設定すればよい。例えば、好ましくは基板の幅が２００ｍｍ以下、より好ましくは１５０ｍｍ以下にするとよい。また、基板の幅が狭く数が増えると装置が複雑になることから、基板の幅の下限は好ましくは５０ｍｍである。また、例えば、基材の幅が５００ｍｍのものであるとき、基板の数は３〜５個であることが好ましく、さらに好ましくは本実施形態のように４個である。

〔ブレード１０によるＣＮＴの剥離の例１〕
次に、基材上のＣＮＴをブレード１０で剥離する様子の一例を図２を用いて説明する。図２は、ブレード１０を用いて基材２０上のＣＮＴを剥離する様子の一例を示す図である。

図２の（ａ）に示すように、本例では基材２０上の全体にＣＮＴが生成している。基材２０上に生成しているＣＮＴは、ＣＮＴ配向集合体を形成していることが好ましい。ＣＮＴ配向集合体とは、基材から成長した多数のＣＮＴが特定の方向に配向した構造体をいう。ＣＮＴ配向集合体が配向性を示すためには、ＣＮＴ配向集合体の高さ（長さ）は１０μｍ以上、１０ｃｍ以下の範囲にあることが好ましい。高さが１０μｍ以上であると、配向性が向上する。ＣＮＴを基材２０から剥離するために、ブレード１０の幅方向と基材２０の幅方向とが一致するように、且つ、基材２０の中央付近に位置するように、ブレード１０を基材２０に押し付ける。

次に、図２の（ｂ）に示すように、ブレード１０を矢印Ａの方向に移動させる。こうすることで、ブレード１０の最初の位置より矢印Ａの方向にあった基材２０上のＣＮＴが剥離する。

また、ブレード１０は、４個の分割ブレード１により構成されているので、基材２０に反りがあっても、それぞれの分割ブレード１の位置が反りの曲面に合わせて変化できる。よって、基材２０上にＣＮＴが残存することを抑制できる。

次に、図２の（ｃ）に示すように、基材２０を１８０度回転させる。そして、ＣＮＴが存在している箇所の端にブレード１０の位置を合わせて押し付ける。

次に、図２の（ｄ）に示すように、ブレード１０を矢印Ａの方向に移動させる。これにより、基材２０上の残りのＣＮＴを剥離できる。また、図２の（ｂ）における説明と同様に、基材２０に反りがあってもＣＮＴが基材２０上に残存することを抑制できる。

〔ブレード１０によるＣＮＴの剥離の例２〕
次に、基材上のＣＮＴをブレード１０で剥離する様子の別の例を図３を用いて説明する。図３は、ブレード１０を用いて基材２０上のＣＮＴを剥離する様子の別の例を示す図である。

図３の（ａ）に示すように本例では、基材２０の端にはＣＮＴが生成していない領域がある。このような基材２０の場合には、図３の（ａ）に示すようにＣＮＴが生成している領域と生成していない領域との境目であって、生成していない領域側の端に沿うようにブレード１０を押し付ける。

次に、図３の（ｂ）に示すように、矢印Ａの方向にブレード１０を移動させることによって基材２０上のＣＮＴを剥離することができる。このとき、図２の（ｂ）における説明と同様に、基材２０に反りがあってもＣＮＴが基材２０上に残存することを抑制できる。

＜本発明に係る剥離装置の一例＞
次に、本発明に係る剥離装置の一実施形態である剥離装置１００について図４〜図６を用いて説明する。

まず、剥離装置１００の構成等について図４を用いて説明する。図４は剥離装置１００の構成を模式的に示す図であり、図４の（ａ）は剥離装置１００の側面図であり、図４の（ｂ）は剥離装置１００の正面図である。

図４に示すように、剥離装置１００は、ブレード１１０、載置台１２０を備えている。

ブレード１１０は本発明に係るブレードの一実施形態である。ブレード１１０はベルトコンベア（図示せず）により矢印Ｂ方向に移動できる。また、ブレード１１０は載置台１２０に近づいたり、遠ざかったりするように上下動できるように設けられている。また、ブレード１１０は載置台１３０の表面に対して４５°の角度を形成するように設置されている。この角度は４５°に限定されるものではなく、例えば０°より大きく９０°以下が好ましく、３０°以上、６０°以下がより好ましい。

ブレード１１０の構成についてより詳細に図５及び図６を用いて説明する。図５はブレード１１０の構成を模式的に示す図であり、図６は分割ブレード１１１の構成を模式的に示す図である。

図５に示すように、ブレード１１０は、４枚の分割ブレード１１１、保持部１１２、エアシリンダー（付勢手段；シリンダー）１１３を備えている。

分割ブレード１１１は本体部１１１ａ及び縁１１１ｂから構成されている。４枚の分割ブレード１１１は縁１１１ｂが一直線上に配されるように並んでいる。また、４枚の分割ブレード１１１の間には隙間が空かないように並べられている。

保持部１１２は４枚の分割ブレード１１１を保持する部材である。それぞれの分割ブレード１１１はエアシリンダー１１３を介して保持部１１２に接続されている。エアシリンダー１１３により４枚の分割ブレード１１１はそれぞれ独立して、その面方向に並行であり縁１１１ｂに垂直な方向（矢印Ｃの方向）に変位できる。

また、図６に示すように、分割ブレード１１１は、基材１３０上に押し付けられた際に、その先端が基材１３０の面に対して平行になるように加工されている。このような構造にするためには、一旦、縁１１１ｂの先端を鋭く形成した上で、先端を適宜切断すればよい。このとき、基材１３０に接する矢印Ｄ方向の幅を、好ましくは１ｍｍ以上、３ｍｍ以下、より好ましくは約２ｍｍにするとよい。

載置台１２０はＣＮＴが成長した基材１３０を載せるための台である。図４は、載置台１２０の上に基材１３０が載せられた状態を示している。

基材１３０はＣＮＴを成長させるための基材であり、例えば、金属板の上にＣＮＴの成長を触媒する触媒層が設けられてなるものである。本実施形態では、基材１３０上に既にＣＮＴが成長している場合について説明する。

次に、剥離装置１００の動作について説明する。

載置代１２０上に基材１３０を載せた後、剥離装置１００を起動させると、ブレード１１０は、矢印Ｂ方向に動き、且つ、後述する基材１３０に対して押し付けられる。これにより、ブレード１１０は基材１３０上のＣＮＴを掻き取る。

ブレード１１０の速度は、例えば、５０ｍｍ／ｓ以上、５００ｍｍ／ｓ以下が好ましい。また、本実施形態では基材１３０が固定され、ブレード１１０が動く場合について説明したが、本発明に係る剥離装置はこのような構成に限定されない。例えば、本発明に係る剥離装置では、ブレードを固定して、ＣＮＴが成長した基材を載せた載置台を移動させる構成でもよい。このような構成は連続的にＣＮＴを製造する装置に本発明に係る剥離装置を組み込む場合に有利である。つまり、基材をベルトコンベア等で運搬して、ＣＮＴを成長させる炉内を通過させた後に、ブレードの下を通過させれば、ＣＮＴを連続的に剥離することができる。

本実施形態においてブレード１１０を基材１３０に押し付ける力は２０Ｎである。ただし、本発明に係る剥離装置においてブレードを基材に押し付ける力は２０Ｎには限定されず、例えば、８Ｎ以上、７００Ｎ以下が好ましく、１５Ｎ以上、７００Ｎ以下がより好ましい。押し付ける力が弱いと基材の反りの表面とブレード縁との間に隙間ができ、ＣＮＴが基材に残存するおそれがある。押し付ける力が強すぎると基材を傷付けたりブレード縁が磨耗しやすくなったりする場合がある。ブレードを基材に押し付ける力を適宜調節することで、ＣＮＴが基材上に残存することなく、かつ基材を傷付けずにＣＮＴを剥離することができる。ＣＮＴが剥離された基材は必要に応じ触媒層を新たに形成した上で、ＣＮＴの成長のために再利用することが可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１、１１１分割ブレード（基板）
１ａ本体部
１ｂ縁
１０、１１０ブレード
２０基材
１００剥離装置
１１３エアシリンダー（シリンダー）

Claims

基材上に成長したカーボンナノチューブを剥離するためのブレードであって、
各々の縁がカーボンナノチューブを剥離するための部位となる複数の基板を備え、
前記複数の基板が、複数の前記縁が一つの直線上に配されるように一列に並んでおり、
前記複数の基板が、互いに独立して、面方向に平行な方向であって前記縁に垂直な方向に変位をするように保持されている、ブレード。
前記複数の基板の各々が付勢手段に接続されている、請求項１に記載のブレード。
前記付勢手段がシリンダーである、請求項２に記載のブレード。
前記縁が樹脂で形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のブレード。
前記基板の幅が５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のブレード。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のブレードを備えるカーボンナノチューブの剥離装置。