JP6482966B2 - カーボンナノチューブウェブの製造方法、カーボンナノチューブ集合体の製造方法およびカーボンナノチューブウェブの製造装置 - Google Patents
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Description
(1)カーボンナノチューブウェブの製造方法
本発明のカーボンナノチューブウェブの製造方法の第1実施形態は、例えば、図1に示すように、基板1上に配置されるカーボンナノチューブアレイ2を準備する工程(調製工程)と、カーボンナノチューブアレイ2からカーボンナノチューブウェブ3を引き出す工程(引出工程)とを含んでいる。
このようなカーボンナノチューブウェブ3は、各種産業製品、例えば、カーボンナノチューブ撚糸5、カーボンナノチューブ積層シート6(図4B参照)などに加工される。
カーボンナノチューブ撚糸5の製造方法は、例えば、図1に示すように、カーボンナノチューブウェブの製造装置の一例としての紡績装置20により連続的に実施される。紡績装置20は、ウェブ製造ユニット21と、引出部材の一例としての紡績ユニット23とを備えている。
カーボンナノチューブウェブ3を引き出す工程において、カーボンナノチューブウェブ3の引出位置Pは、図1および図3Aに示されるように、カーボンナノチューブウェブ3の引出方向Dにおいて、実質的に同一の位置に維持される。
次に、図4Aおよび図4Bを参照して、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態では、上記した第1実施形態と同様の部材には同様の符号を付し、その説明を省略する。
第1実施形態および第2実施形態では、図3Aおよび図4Aに示すように、カーボンナノチューブウェブ3の引出位置Pを通過した基板1が、巻取軸25により巻き取られているが、これに限定されず、図5に示すように、カーボンナノチューブウェブ3の引出位置Pを通過した基板1は、巻き取られなくてもよい。この場合、基板1は、可撓性を有していなくてもよい。
ステンレス製の基板(ステンレス基板)に二酸化ケイ素膜を積層した後、二酸化ケイ素膜上に、触媒層として鉄を蒸着した。なお、基板は、長尺の平帯形状を有しており、基板の長尺方向(縦方向)の長さは、10m、基板の幅方向(横方向)の長さは、20mmである。また、基板の厚みは、50μmである。
引出工程において、仮想平面に対するカーボンナノチューブウェブの引出角度θが、2°に変更されたこと以外は、実施例1と同様にして、長尺のカーボンナノチューブウェブを調製した。
引出工程において、仮想平面に対するカーボンナノチューブウェブの引出角度θが、3°に変更されたこと以外は、実施例1と同様にして、長尺のカーボンナノチューブウェブを調製した。
引出工程において、仮想平面に対するカーボンナノチューブウェブの引出角度θが、8°に変更されたこと以外は、実施例1と同様にして、長尺のカーボンナノチューブウェブを調製した。
引出工程において、仮想平面に対するカーボンナノチューブウェブの引出角度θが、10°に変更されたこと以外は、実施例1と同様にして、長尺のカーボンナノチューブウェブを調製した。
引出工程において、仮想平面に対するカーボンナノチューブウェブの引出角度θが、12°に変更されたこと以外は、実施例1と同様にして、長尺のカーボンナノチューブウェブを調製した。
引出工程において、仮想平面に対するカーボンナノチューブウェブの引出角度θが、15°に変更されたこと以外は、実施例1と同様にして、長尺のカーボンナノチューブウェブを調製した。
引出工程において、仮想平面に対するカーボンナノチューブウェブの引出角度θが、0°に変更されたこと以外は、実施例1と同様にして、長尺のカーボンナノチューブウェブを調製した。
引出工程において、基板を移動させなかったこと以外は、実施例1と同様にして、長尺のカーボンナノチューブウェブを調製した。
評価:
各実施例および比較例において、引出工程のカーボンナノチューブウェブおよびカーボンナノチューブアレイを目視により確認し、下記の基準で評価した。その結果を表1に示す。
2 カーボンナノチューブアレイ
4 カーボンナノチューブ
5 カーボンナノチューブ撚糸
6 カーボンナノチューブ積層シート
10 カーボンナノチューブ単糸
20 紡績装置
23 紡績ユニット
25 巻取軸
33 シート製造装置
34 巻回軸
Claims (8)
- 所定の厚みを有し、厚み方向と直交する方向に沿って延びる長尺かつ平帯形状を有する基板上に配置され、前記基板に対して垂直に配向される複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブアレイを予め準備する工程と、
前記カーボンナノチューブアレイを予め準備する工程が完了した後、前記カーボンナノチューブアレイから、複数のカーボンナノチューブが連続的に繋がるカーボンナノチューブ単糸が、前記カーボンナノチューブ単糸の延びる方向と交差する方向に複数並列配置されるカーボンナノチューブウェブを引き出す工程と、を含み、
前記カーボンナノチューブウェブを引き出す工程において、
前記カーボンナノチューブウェブの前記カーボンナノチューブアレイからの引出位置を、前記カーボンナノチューブウェブの引出方向において、同一の位置に維持すること、
を特徴とする、カーボンナノチューブウェブの製造方法。 - 前記カーボンナノチューブウェブを引き出す工程において、
前記カーボンナノチューブアレイは、前記カーボンナノチューブウェブの引き出しに伴なって、前記基板から順次剥離され、前記引出位置は、前記基板に対して前記引出方向の上流に移動され、
前記基板を、前記引出位置が前記引出方向において同一の位置を維持するように、前記引出位置おいて、前記引出位置の移動速度と同一の速度で前記引出方向の下流に移動させることを特徴とする、請求項1に記載のカーボンナノチューブウェブの製造方法。 - 前記カーボンナノチューブウェブを引き出す工程において、前記カーボンナノチューブアレイが剥離された前記基板を巻き取ることを特徴とする、請求項2に記載のカーボンナノチューブウェブの製造方法。
- 前記カーボンナノチューブウェブを引き出す工程において、前記カーボンナノチューブウェブが、前記カーボンナノチューブアレイにおける前記カーボンナノチューブの配向方向と直交する仮想平面に対して、0°以上15°以下の角度で傾斜するように、前記カーボンナノチューブアレイからテンションローラに引き出されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブウェブの製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブウェブの製造方法により製造されるカーボンナノチューブウェブを、テンションローラの周面に位置するように、前記テンションローラの周方向に引き回す工程と、
前記カーボンナノチューブウェブを、前記テンションローラ上を通過させた後、加工する工程と、を含んでいることを特徴とする、カーボンナノチューブ集合体の製造方法。 - 前記カーボンナノチューブウェブを加工する工程において、前記カーボンナノチューブウェブを撚り合わせて撚糸とする工程を含むことを特徴とする、請求項5に記載のカーボンナノチューブ集合体の製造方法。
- 前記カーボンナノチューブウェブを加工する工程は、
円柱形状を有する巻回軸を準備する工程と、
前記カーボンナノチューブウェブを、前記巻回軸の周面に複数周巻き付ける工程と、
前記巻回軸の周面に複数周巻き付けられた前記カーボンナノチューブウェブを、前記巻回軸の軸線方向に切断して、シート形状に形成する工程と、を含むことを特徴とする、請求項5に記載のカーボンナノチューブ集合体の製造方法。 - 垂直に配向される複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブアレイが配置される長尺かつ平帯形状を有する基板と、
複数のカーボンナノチューブが連続的に繋がるカーボンナノチューブ単糸が、前記カーボンナノチューブ単糸の延びる方向と交差する方向に複数並列配置されるカーボンナノチューブウェブを、前記カーボンナノチューブアレイから引き出す引出部材と、
前記カーボンナノチューブウェブの前記カーボンナノチューブアレイからの引出位置において、前記基板を、前記カーボンナノチューブウェブの引出方向の下流に向かって搬送するとともに、前記カーボンナノチューブアレイが剥離された前記基板を巻き取る巻取軸である搬送部材と、を備えること、
を特徴とする、カーボンナノチューブウェブの製造装置。
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