JP7012412B2 - Method for manufacturing carbon nanotube composite wire, carbon nanotube-coated wire and carbon nanotube-coated wire - Google Patents

Method for manufacturing carbon nanotube composite wire, carbon nanotube-coated wire and carbon nanotube-coated wire Download PDF

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本発明は、複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ線材と、導電性線材とが束ねられて形成されているカーボンナノチューブ複合線、及び該カーボンナノチューブ複合線を被覆してなるカーボンナノチューブ被覆電線、並びにカーボンナノチューブ被覆電線の製造方法に関する。 The present invention relates to a carbon nanotube composite wire formed by bundling a carbon nanotube wire composed of a plurality of carbon nanotubes and a conductive wire, and a carbon nanotube-coated electric wire coated with the carbon nanotube composite wire. The present invention also relates to a method for manufacturing a carbon nanotube-coated electric wire.

カーボンナノチューブは、様々な特性を有する素材であり、多くの分野への応用が期待されている。 Carbon nanotubes are materials having various properties and are expected to be applied to many fields.

例えば、CNTは、六角形格子の網目構造を有する筒状体の単層、または略同軸で配された多層で構成される3次元網目構造体であり、軽量であると共に、導電性、熱伝導性、機械的強度等の諸特性に優れる。しかし、CNTを線材化することは容易ではなく、CNTを線材として利用する技術は提案されていない。 For example, CNT is a three-dimensional network structure composed of a single layer of a tubular body having a network structure of a hexagonal lattice or multiple layers arranged substantially coaxially, and is lightweight, conductive, and heat conductive. Excellent in various properties such as properties and mechanical strength. However, it is not easy to convert CNTs into wire rods, and no technique for using CNTs as wire rods has been proposed.

また、複数のカーボンナノチューブが束ねられてなるカーボンナノチューブ集合体の単数から、又は複数のカーボンナノチューブ集合体が束ねられて形成されるカーボンナノチューブ線材を導体として様々な用途に適用する場合、外部との絶縁性を確保するために、カーボンナノチューブ線材を絶縁材料で被覆したカーボンナノチューブ被覆電線が用いられる。カーボンナノチューブ被覆電線を結線する際には、例えばカーボンナノチューブ被覆電線の長手方向端部における絶縁被覆層を除去してカーボンナノチューブ線材の長手方向端部を露出させ、この露出部分を外部端子等と接続することで、カーボンナノチューブ被覆電線と外部との電気的な接続が行われる。 In addition, when a single number of carbon nanotube aggregates formed by bundling a plurality of carbon nanotubes or a carbon nanotube wire rod formed by bundling a plurality of carbon nanotube aggregates is applied as a conductor for various purposes, the outside is used. In order to ensure the insulating property, a carbon nanotube-coated electric wire in which the carbon nanotube wire is coated with an insulating material is used. When connecting a carbon nanotube-coated electric wire, for example, the insulating coating layer at the longitudinal end of the carbon nanotube-coated electric wire is removed to expose the longitudinal end of the carbon nanotube wire, and this exposed portion is connected to an external terminal or the like. By doing so, the carbon nanotube-coated electric wire is electrically connected to the outside.

従来、線材を被覆する構成としては、例えば、炭素繊維を強化成分とする有機系線材の複数本からなる補強撚線の外周に、銅線の外周にアルミニウムを被覆してなる銅複合アルミ線の複数本を撚り合わせた低損失撚線が提案されている(特許文献1)。 Conventionally, as a configuration for covering a wire rod, for example, a copper composite aluminum wire having an outer circumference of a reinforcing stranded wire composed of a plurality of organic wire rods containing carbon fiber as a reinforcing component and an outer periphery of a copper wire coated with aluminum is used. A low-loss stranded wire obtained by twisting a plurality of wires has been proposed (Patent Document 1).

また、金属めっき処理を施した複数本の高引張強度有機繊維と複数本の合成繊維又は炭素繊維とを撚り合わせてなる撚線、金属めっき処理を施した複数本の高引張強度有機繊維と、金属めっき処理を施していない複数本の合成繊維又は炭素繊維とを撚り合わせてなる撚線、又は、銅線の外側に、金属めっき処理を施した高引張強度有機繊維を複数本撚り合せてなる撚線が提案されている(特許文献2)。 Further, a twisted wire obtained by twisting a plurality of high tensile strength organic fibers subjected to metal plating treatment and a plurality of synthetic fibers or carbon fibers, and a plurality of high tensile strength organic fibers subjected to metal plating treatment. A twisted wire made by twisting a plurality of synthetic fibers or carbon fibers that have not been subjected to a metal plating treatment, or a plurality of high tensile strength organic fibers that have been subjected to a metal plating treatment are twisted on the outside of a copper wire. A stranded wire has been proposed (Patent Document 2).

また、銅又は銅合金からなる中心導体と、当該中心導体の外周上に形成されたカーボン複合めっき皮膜と、最外層に形成されたはんだ付け可能なめっき皮膜とを少なくとも有する複合被覆銅線が提案されている(特許文献3)。 Further, a composite coated copper wire having at least a central conductor made of copper or a copper alloy, a carbon composite plating film formed on the outer periphery of the center conductor, and a solderable plating film formed on the outermost layer is proposed. (Patent Document 3).

また、導電性単繊維からなる芯線の外周に金属層を有する導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層とを備え、導電性単繊維がCNTなどの導電性フィラーを5質量%以上30質量%以下で含有する組成物からなる絶縁電線が提案されている(特許文献4)。 Further, a conductor having a metal layer on the outer periphery of a core wire made of a conductive single fiber and an insulating layer provided on the outer periphery of the conductor are provided, and the conductive single fiber contains 5% by mass or more of a conductive filler such as CNT. An insulated wire made of a composition containing less than% by mass has been proposed (Patent Document 4).

また、他の従来構成として、導電性の繊維材料よりなる導体と、導体の外周を被覆する絶縁被覆とを有する絶縁電線が螺旋形状をとっており、導体が、絶縁被覆よりも高い柔軟性を有し、有機繊維の外周を金属層で被覆してなるか或いは炭素繊維からなるカールコードが提案されている(特許文献5)。 Further, as another conventional configuration, an insulated wire having a conductor made of a conductive fiber material and an insulating coating covering the outer periphery of the conductor has a spiral shape, and the conductor has higher flexibility than the insulating coating. A curl cord having an organic fiber whose outer periphery is covered with a metal layer or made of a carbon fiber has been proposed (Patent Document 5).

実開平2-22525号公報Jitsukaihei 2-22525 Gazette 特開2008-130241号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-130241 特開2007-42355号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-42355 特開2017-191698号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-191698 特開2017-157538号公報JP-A-2017-157538

カーボンナノチューブの素線(単線)は、それ自体の剛性或いは自立性が低いため、カーボンナノチューブ線材或いはカーボンナノチューブ撚り線の外周部に絶縁被覆層を設けたとしても、カーボンナノチューブ被覆電線の自立性は依然として低い。また、カーボンナノチューブ被覆電線を湾曲させて配線或いは巻き回してコイルとして用いる場合、その形状を保持し難いため、カーボンナノチューブ被覆電線を外部と固定する必要がある。このため、カーボンナノチューブ被覆電線の作製時あるいは取付け時などの作業性が悪い。 Since the raw wire (single wire) of carbon nanotubes has low rigidity or self-supporting property, even if an insulating coating layer is provided on the outer periphery of the carbon nanotube wire rod or the carbon nanotube stranded wire, the self-supporting property of the carbon nanotube-coated electric wire is high. Still low. Further, when the carbon nanotube-coated electric wire is curved and wired or wound to be used as a coil, it is difficult to maintain its shape, so it is necessary to fix the carbon nanotube-coated electric wire to the outside. Therefore, the workability at the time of manufacturing or mounting the carbon nanotube-coated electric wire is poor.

特許文献1では、銅-アルミニウム複合線を線材の導体とする構成であり、CNT線材を導体とする構成ではないため、自立性が高く、上記のような課題は生じない。 In Patent Document 1, since the copper-aluminum composite wire is used as the conductor of the wire and not the CNT wire is used as the conductor, the self-supporting property is high and the above-mentioned problems do not occur.

また、上記特許文献2では、金属めっき処理を施した高引張強度有機繊維を導体の主体とする構成であり、CNT線材を導体の主体とする構成ではないため、特許文献1と同様、上記のような課題は生じない。 Further, in Patent Document 2, the conductor is mainly composed of high tensile strength organic fiber subjected to metal plating treatment, and not the conductor is mainly CNT wire. Therefore, as in Patent Document 1, the above is described. Such a problem does not occur.

上記特許文献3では、銅又は銅合金を導体の主体とする構成であり、CNT線材を導体の主体とする構成ではないため、引用文献1と同様、上記のような課題は生じない。 In Patent Document 3, copper or a copper alloy is mainly used as a conductor, and CNT wire is not mainly used as a conductor. Therefore, as in Cited Document 1, the above-mentioned problems do not occur.

上記特許文献4では、CNTを導電性フィラーとして含有する導電性単繊維及びその外周に設けられた金属層を導体とする構成であり、CNT線材を導体とする構成ではないため、引用文献1と同様、上記のような課題は生じない。 In Patent Document 4, the conductive single fiber containing CNT as a conductive filler and the metal layer provided on the outer periphery thereof are used as a conductor, and the CNT wire is not used as a conductor. Similarly, the above-mentioned problems do not occur.

また、上記特許文献5では、有機繊維の外周を金属層で被覆してなるか或いは炭素繊維からなる素線を導体とする構成であり、CNT線材を導体とする構成ではないため、引用文献1と同様、上記のような課題は生じない。 Further, in Patent Document 5, the outer periphery of the organic fiber is covered with a metal layer, or a wire made of carbon fiber is used as a conductor, and the CNT wire is not used as a conductor. Similarly, the above-mentioned problems do not occur.

本発明の目的は、自立性を持たせて作業性を向上することができるカーボンナノチューブ複合線、カーボンナノチューブ被覆電線及びカーボンナノチューブ被覆電線の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a carbon nanotube composite wire, a carbon nanotube-coated electric wire, and a method for manufacturing a carbon nanotube-coated electric wire, which can be self-supporting and improve workability.

上記目的を達成するために、本発明のカーボンナノチューブ複合線は、複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ集合体の単数から、又は複数の前記カーボンナノチューブ集合体が束ねられて形成されている複数のカーボンナノチューブ線材と前記複数のカーボンナノチューブ線材よりも剛性が高い1又は複数の導電性線材と、を備え、前記カーボンナノチューブ複合線の断面積に対する前記複数のカーボンナノチューブの断面積の割合が、65%以上95%未満であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the carbon nanotube composite wire of the present invention is formed from a single number of carbon nanotube aggregates composed of a plurality of carbon nanotubes, or a plurality of the carbon nanotube aggregates formed by bundling the carbon nanotube aggregates. The ratio of the cross-sectional area of the plurality of carbon nanotubes to the cross-sectional area of the carbon nanotube composite wire is 65. It is characterized by being% or more and less than 95%.

前記複数のカーボンナノチューブ線材と前記1又は複数の導電性線材とが撚り合わされて構成されていてもよい。 The plurality of carbon nanotube wires and the one or more conductive wires may be twisted and configured.

また、前記1又は複数の導電性線材が、金属で構成されてもよい。 Further, the one or more conductive wires may be made of metal.

前記金属は、銅又は銅合金であるのが好ましい。 The metal is preferably copper or a copper alloy.

前記カーボンナノチューブ複合線の円相当直径が、50μm以上3mm以下であってもよい。 The circle-equivalent diameter of the carbon nanotube composite wire may be 50 μm or more and 3 mm or less.

前記カーボンナノチューブ複合線の断面積に対する前記複数のカーボンナノチューブの断面積の割合が、65%以上90%以下であるのが好ましい。 The ratio of the cross-sectional area of the plurality of carbon nanotubes to the cross-sectional area of the carbon nanotube composite wire is preferably 65% or more and 90% or less.

前記カーボンナノチューブ複合線の断面積に対する前記複数のカーボンナノチューブの断面積の割合が、75%以上85%以下であるのがより好ましい。 It is more preferable that the ratio of the cross-sectional area of the plurality of carbon nanotubes to the cross-sectional area of the carbon nanotube composite wire is 75% or more and 85% or less.

前記カーボンナノチューブ複合線の断面において、前記複数のカーボンナノチューブ線材が、前記カーボンナノチューブ複合線の中央部に配置され、前記複数の導電性線材が、前記複数のカーボンナノチューブ線材の外周部に配置されていてもよい。 In the cross section of the carbon nanotube composite wire, the plurality of carbon nanotube wires are arranged in the central portion of the carbon nanotube composite wire, and the plurality of conductive wires are arranged in the outer peripheral portion of the plurality of carbon nanotube wires. You may.

また、前記カーボンナノチューブ複合線の断面において、前記複数のカーボンナノチューブ線材と前記複数の導電性部材とがランダムに配置されていてもよい。 Further, in the cross section of the carbon nanotube composite wire, the plurality of carbon nanotube wires and the plurality of conductive members may be randomly arranged.

また、前記カーボンナノチューブ複合線の断面において、前記1又は複数の導電性線材が、前記カーボンナノチューブ複合線の中央部に配置され、前記複数のカーボンナノチューブ線材が、前記1又は複数の導電性線材の外周部に配置されていてもよい。 Further, in the cross section of the carbon nanotube composite wire, the one or more conductive wires are arranged in the central portion of the carbon nanotube composite wire, and the plurality of carbon nanotube wires is the one or more conductive wires. It may be arranged on the outer peripheral portion.

上記目的を達成するために、本発明のカーボンナノチューブ被覆電線は、複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ集合体の単数から、又は複数の前記カーボンナノチューブ集合体が束ねられて形成されている複数のカーボンナノチューブ線材と、前記複数のカーボンナノチューブ線材よりも剛性が高い1又は複数の導電性線材とを有するカーボンナノチューブ複合線と、前記カーボンナノチューブ複合線を被覆する絶縁被覆層と、を備え、前記カーボンナノチューブ複合線の断面積に対する前記複数のカーボンナノチューブの断面積の割合が、65%以上95%未満であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the carbon nanotube-coated electric wire of the present invention is formed from a single number of carbon nanotube aggregates composed of a plurality of carbon nanotubes, or a plurality of the carbon nanotube aggregates formed by bundling them. The carbon nanotube composite wire having the carbon nanotube wire rod, one or a plurality of conductive wires having higher rigidity than the plurality of carbon nanotube wire rods, and an insulating coating layer covering the carbon nanotube composite wire. The ratio of the cross-sectional area of the plurality of carbon nanotubes to the cross-sectional area of the carbon nanotube composite wire is 65% or more and less than 95%.

上記目的を達成するために、本発明のカーボンナノチューブ被覆電線の製造方法は、複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ集合体の単数から、又は複数の前記カーボンナノチューブ集合体が束ねられて形成されるカーボンナノチューブ線材を作製する工程と、前記カーボンナノチューブ線材の複数と、複数の前記カーボンナノチューブ線材よりも剛性が高い1又は複数の導電性線材とを束ねてカーボンナノチューブ複合線を形成し、前記カーボンナノチューブ複合線の断面積に対する前記複数のカーボンナノチューブの断面積の割合を65%以上95%未満とする工程と、前記カーボンナノチューブ複合線を被覆する絶縁被覆層を形成する工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for manufacturing a carbon nanotube-coated electric wire of the present invention is formed from a single number of carbon nanotube aggregates composed of a plurality of carbon nanotubes, or formed by bundling a plurality of the carbon nanotube aggregates. A carbon nanotube composite wire is formed by bundling a plurality of the carbon nanotube wires and one or a plurality of conductive wires having higher rigidity than the carbon nanotube wires. Having a step of making the ratio of the cross-sectional area of the plurality of carbon nanotubes to the cross-sectional area of the nanotube composite wire 65% or more and less than 95%, and a step of forming an insulating coating layer covering the carbon nanotube composite wire. It is a feature.

本発明によれば、カーボンナノチューブ複合線が、複数のカーボンナノチューブ線材よりも剛性が高い1又は複数の導電性線材を備えており、カーボンナノチューブ複合線の断面積に対する複数のカーボンナノチューブの断面積の割合が65%以上であるので、カーボンナノチューブ複合線の剛性が全体として高くなり、自立性を持たせることができる。よって、カーボンナノチューブ複合線やカーボンナノチューブ被覆電線の作製時或いは取付け時に作業性を向上することができる。 According to the present invention, the carbon nanotube composite wire comprises one or a plurality of conductive wires having higher rigidity than the plurality of carbon nanotube wire rods, and the cross-sectional area of the plurality of carbon nanotubes relative to the cross-sectional area of the carbon nanotube composite wire. Since the ratio is 65% or more, the rigidity of the carbon nanotube composite wire as a whole becomes high, and it is possible to give independence. Therefore, workability can be improved at the time of manufacturing or mounting the carbon nanotube composite wire or the carbon nanotube-coated electric wire.

本発明の実施形態に係るカーボンナノチューブ被覆電線の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the carbon nanotube-coated electric wire which concerns on embodiment of this invention. 図1のカーボンナノチューブ被覆電線の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the carbon nanotube-coated electric wire of FIG. (a)及び(b)は、図1のカーボンナノチューブ被覆電線の他の変形例を示す断面図である。(A) and (b) are sectional views showing another modification of the carbon nanotube-coated electric wire of FIG. 図1のカーボンナノチューブ被覆電線の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the carbon nanotube-coated electric wire of FIG. 図1のカーボンナノチューブ複合線の自立性を評価するための試験方法を説明する図である。It is a figure explaining the test method for evaluating the independence of the carbon nanotube composite wire of FIG. 1.

以下、本発明の実施形態に係るカーボンナノチューブ複合線及びカーボンナノチューブ被覆電線を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the carbon nanotube composite wire and the carbon nanotube-coated electric wire according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

[カーボンナノチューブ被覆電線の構成]
図1に示すように、本発明の実施形態に係るカーボンナノチューブ被覆電線(以下、「CNT被覆電線」ともいう。)1は、カーボンナノチューブ複合線(以下、「CNT複合線」ともいう。)2と、CNT複合線2を被覆する絶縁被覆層21とを備えている。すなわち、CNT複合線2の長手方向に沿って絶縁被覆層21が形成されている。CNT被覆電線1では、CNT複合線2の外周面全体が、絶縁被覆層21によって被覆されている。また、CNT被覆電線1では、絶縁被覆層21はCNT複合線2の外周面と直接接した態様となっている。
[Structure of carbon nanotube-coated wire]
As shown in FIG. 1, the carbon nanotube-coated electric wire (hereinafter, also referred to as “CNT-coated electric wire”) 1 according to the embodiment of the present invention is a carbon nanotube composite wire (hereinafter, also referred to as “CNT composite wire”) 2. And an insulating coating layer 21 that covers the CNT composite wire 2. That is, the insulating coating layer 21 is formed along the longitudinal direction of the CNT composite wire 2. In the CNT-coated electric wire 1, the entire outer peripheral surface of the CNT composite wire 2 is covered with the insulating coating layer 21. Further, in the CNT-coated electric wire 1, the insulating coating layer 21 is in direct contact with the outer peripheral surface of the CNT composite wire 2.

CNT複合線2は、複数のカーボンナノチューブ線材(以下、「CNT線材」ともいう)10,10,・・・と、複数のカーボンナノチューブ線材10,10,・・・よりも剛性が高い複数の導電性線材12,12,・・・とを備える。CNT複合線2は、例えば複数のCNT線材10,10,・・・と複数の導電性線材12,12,・・・とが撚り合わされて構成されるCNT複合撚線である。CNT複合線2を、素線(単線)であるCNT線材10の複数を撚り合わせた撚り線の形態とすることで、CNT複合線2の円相当直径や断面積を適宜調節することができる。CNT複合線2の円相当直径は、特に限定されないが、例えば、50μm以上3mm以下である。円相当直径は中心を通るように引いた線分の距離を円周方向に3箇所測定した平均の値から算出した。 The CNT composite wire 2 includes a plurality of carbon nanotube wires (hereinafter, also referred to as “CNT wires”) 10, 10, ..., And a plurality of conductive wires having higher rigidity than the plurality of carbon nanotube wires 10, 10, .... It is provided with sex wire rods 12, 12, .... The CNT composite wire 2 is, for example, a CNT composite stranded wire formed by twisting a plurality of CNT wires 10, 10, ... And a plurality of conductive wires 12, 12, .... By forming the CNT composite wire 2 in the form of a stranded wire obtained by twisting a plurality of CNT wire rods 10 which are strands (single wire), the diameter equivalent to a circle and the cross-sectional area of the CNT composite wire 2 can be appropriately adjusted. The diameter corresponding to the circle of the CNT composite wire 2 is not particularly limited, but is, for example, 50 μm or more and 3 mm or less. The diameter equivalent to the circle was calculated from the average value of the distance of the line segment drawn so as to pass through the center measured at three points in the circumferential direction.

CNT複合線2は、CNT線材10の長手方向とCNT複合線2の長手方向が同一或いは実質的に同一である状態を含んでいてもよい。すなわち、CNT複合線2は、CNT線材10の複数が撚り合わされていない状態で束ねられているものを含んでいてもよく、また、導電性線材12の複数が撚り合わされていない状態で束ねられているものを含んでいてもよい。 The CNT composite wire 2 may include a state in which the longitudinal direction of the CNT wire rod 10 and the longitudinal direction of the CNT composite wire 2 are the same or substantially the same. That is, the CNT composite wire 2 may include those in which a plurality of CNT wires 10 are bundled in an untwisted state, and the CNT composite wire 2 may be bundled in a state in which a plurality of conductive wires 12 are not twisted. It may include those that are present.

CNT複合線2を構成する複数のCNT線材10,10,・・・及び複数の導電性線材12,12,・・・は、幾つかのパターンで配置することができる。例えば、図1では、CNT複合線2の断面において、複数のCNT線材10,10,・・・が、CNT複合線2の中央部に配置され、複数の導電性線材12,12,・・・が、複数のCNT線材10,10,・・・の外周部に配置されている。この場合、複数の導電性線材12,12,・・・は、例えば複数のCNT線材10,10,・・・の外周部の全体を覆うように周方向の全体に亘って配列されている。 The plurality of CNT wires 10, 10, ... And the plurality of conductive wires 12, 12, ... Constituting the CNT composite wire 2 can be arranged in several patterns. For example, in FIG. 1, in the cross section of the CNT composite wire 2, a plurality of CNT wires 10, 10, ... Are arranged in the central portion of the CNT composite wire 2, and the plurality of conductive wires 12, 12, ... Is arranged on the outer peripheral portion of the plurality of CNT wires 10, 10, .... In this case, the plurality of conductive wires 12, 12, ... Are arranged over the entire circumferential direction so as to cover the entire outer peripheral portion of the plurality of CNT wires 10, 10, ... For example.

CNT線材10は、複数のCNT11a,11a,・・・で構成されるカーボンナノチューブ集合体(以下、「CNT集合体」ともいう。)11の単数から、または複数が束ねられて形成されている。図1では、CNT線材10は、複数のCNT集合体11,11,・・・が束ねられて形成されている。ここで、CNT線材とはCNTの割合が90質量%以上のCNT線材を意味する。なお、CNT線材におけるCNT割合の算定においては、メッキやドーパントの質量は除く。CNT集合体11の長手方向が、CNT線材10の長手方向を形成している。従って、CNT集合体11は、線状となっている。CNT線材10における複数のCNT集合体11,11,・・・は、その長軸方向がほぼ揃って配されている。従って、CNT線材10における複数のCNT集合体11,11,・・・は、配向している。素線であるCNT線材10の円相当直径は、特に限定されないが、例えば、5μm以上200μm以下である。CNT線材10の円相当直径を上記範囲内の値とすることで、金属線や炭素繊維で形成することが困難な細い線径を有するCNT複合線2を形成することができる。 The CNT wire rod 10 is formed from a single number of carbon nanotube aggregates (hereinafter, also referred to as “CNT aggregates”) 11 composed of a plurality of CNTs 11a, 11a, ..., Or a bundle of a plurality of CNTs. In FIG. 1, the CNT wire rod 10 is formed by bundling a plurality of CNT aggregates 11, 11, .... Here, the CNT wire rod means a CNT wire rod having a CNT ratio of 90% by mass or more. In the calculation of the CNT ratio in the CNT wire, the mass of plating and dopant is excluded. The longitudinal direction of the CNT aggregate 11 forms the longitudinal direction of the CNT wire rod 10. Therefore, the CNT aggregate 11 is linear. The plurality of CNT aggregates 11, 11, ... In the CNT wire rod 10 are arranged so that their major axis directions are substantially aligned. Therefore, the plurality of CNT aggregates 11, 11, ... In the CNT wire 10 are oriented. The diameter corresponding to the circle of the CNT wire rod 10 which is a strand is not particularly limited, but is, for example, 5 μm or more and 200 μm or less. By setting the equivalent circle diameter of the CNT wire 10 to a value within the above range, it is possible to form the CNT composite wire 2 having a fine wire diameter that is difficult to form with a metal wire or carbon fiber.

CNT集合体11は、1層以上の層構造を有するCNT11aの束である。CNT11aの長手方向が、CNT集合体11の長手方向を形成している。CNT集合体11における複数のCNT11a,11a、・・・は、その長軸方向がほぼ揃って配されている。従って、CNT集合体11における複数のCNT11a,11a、・・・は、配向している。CNT集合体11の円相当直径は、例えば、20nm以上1000nm以下であり、より典型的には、20nm以上80nm以下である。CNT11aの最外層の幅寸法は、例えば、1.0nm以上20nm以下である。 The CNT aggregate 11 is a bundle of CNTs 11a having a layer structure of one or more layers. The longitudinal direction of the CNT 11a forms the longitudinal direction of the CNT aggregate 11. The plurality of CNTs 11a, 11a, ... In the CNT aggregate 11 are arranged so that their major axis directions are substantially aligned. Therefore, the plurality of CNTs 11a, 11a, ... In the CNT aggregate 11 are oriented. The circle-equivalent diameter of the CNT aggregate 11 is, for example, 20 nm or more and 1000 nm or less, and more typically 20 nm or more and 80 nm or less. The width dimension of the outermost layer of the CNT 11a is, for example, 1.0 nm or more and 20 nm or less.

CNT集合体11を構成するCNT11aは、単層構造又は複層構造を有する筒状体であり、それぞれ、SWNT(single-walled nanotube)、MWNT(multi-walled nanotube)と呼ばれる。CNT集合体11には、3層構造以上の層構造を有するCNTや単層構造の層構造を有するCNTも含まれていてもよく、3層構造以上の層構造を有するCNTまたは単層構造の層構造を有するCNTから形成されていてもよい。 The CNTs 11a constituting the CNT aggregate 11 are tubular bodies having a single-walled structure or a multi-walled structure, and are called SWNTs (single-walled nanotubes) and MWNTs (multi-walled nanotubes), respectively. The CNT aggregate 11 may also include a CNT having a layer structure of three or more layers or a CNT having a layer structure of a single layer structure, or a CNT having a layer structure of three or more layers or a single layer structure. It may be formed from CNT having a layered structure.

2層構造を有するCNT11aでは、六角形格子の網目構造を有する2つの筒状体が略同軸で配された3次元網目構造体となっており、DWNT(Double-walled nanotube)と呼ばれる。構成単位である六角形格子は、その頂点に炭素原子が配された六員環であり、他の六員環と隣接してこれらが連続的に結合している。 The CNT 11a having a two-layer structure is a three-dimensional network structure in which two tubular bodies having a network structure of a hexagonal lattice are arranged substantially coaxially, and is called a DWNT (Double-walled nanotube). The hexagonal lattice, which is a constituent unit, is a six-membered ring in which carbon atoms are arranged at its vertices, and these are continuously bonded adjacent to other six-membered rings.

次に、CNT複合線2を構成する導電性線材12について説明する。
複数の導電性線材12,12,・・・は、それぞれ素線の単体、又は複数が束ねられて形成されており、複数のCNT線材10,10,・・・とは異なる材料で構成されている。複数の導電性線材12,12,・・・は、例えば金属で構成される。金属とは、金属の単体又は該金属を主成分とする合金を指し、例えば銅又は銅合金である。複数の導電性線材12,12,・・・が金属で構成されることで、CNT複合線2の導電性を向上することができる。また、図1に示すように、複数の導電性線材12,12,・・・が、複数のCNT線材10,10,・・・の外周部に配置されている構成において、複数の導電性線材12,12,・・・が銅又は銅合金で構成されることで、圧縮などの外力に因るCNT複合線2の変形を防止することができる。また、絶縁被覆層21を形成する際に、密着性の観点からCNTとの相性が悪くCNT複合線2を被覆するのが難しい被覆材を用いる場合であっても、銅又は銅合金などの金属と相性が良い被覆材であれば、当該被覆材でCNT複合線2を被覆することが可能となる。
Next, the conductive wire rod 12 constituting the CNT composite wire 2 will be described.
The plurality of conductive wires 12, 12, ... Are each formed of a single wire or a bundle of a plurality of strands, and are made of a material different from that of the plurality of CNT wires 10, 10, .... There is. The plurality of conductive wires 12, 12, ... Are composed of, for example, metal. The metal refers to a simple substance of a metal or an alloy containing the metal as a main component, and is, for example, copper or a copper alloy. Since the plurality of conductive wires 12, 12, ... Are made of metal, the conductivity of the CNT composite wire 2 can be improved. Further, as shown in FIG. 1, in a configuration in which a plurality of conductive wires 12, 12, ... Are arranged on the outer peripheral portions of the plurality of CNT wires 10, 10, ..., The plurality of conductive wires are arranged. Since 12, 12, ... Are made of copper or a copper alloy, it is possible to prevent deformation of the CNT composite wire 2 due to an external force such as compression. Further, when forming the insulating coating layer 21, even when a covering material having poor compatibility with CNT and difficult to cover the CNT composite wire 2 is used from the viewpoint of adhesion, a metal such as copper or a copper alloy is used. If the covering material is compatible with the above, the CNT composite wire 2 can be covered with the covering material.

導電性線材12は、1本の導体からなる素線(単線)となっているが、導電性線材12は、複数本の導電性線材12を撚り合わせた撚り線の状態でもよい。導電性線材12を撚り線の形態とすることで、導電性線材12の円相当直径や断面積を適宜調節することができる。導電性線材12の円相当直径は、特に限定されないが、例えば、10μm以上1mm以下である。 The conductive wire rod 12 is a wire (single wire) made of one conductor, but the conductive wire rod 12 may be in the state of a stranded wire obtained by twisting a plurality of conductive wire rods 12. By forming the conductive wire rod 12 in the form of a stranded wire, the diameter equivalent to a circle and the cross-sectional area of the conductive wire rod 12 can be appropriately adjusted. The diameter equivalent to the circle of the conductive wire rod 12 is not particularly limited, but is, for example, 10 μm or more and 1 mm or less.

上記のように構成されるCNT複合線2において、CNT複合線2の断面積に対する複数のCNT11a,11a,・・・の断面積の割合は、65%以上95%未満であり、好ましくは65%以上90%以下、更に好ましくは75%以上85%以下である。CNT複合線2の断面積に対する複数のCNT11a,11a,・・・の断面積の割合を65%以上95%未満とすることで、CNT複合線2に剛性を持たせることができる。また、CNT複合線2の断面積に対する複数のCNT11a、11a,・・・の断面積の割合を65%以上90%以下とすることで、軽量で且つ高剛性を有するCNT複合線2を実現することができる。更に、CNT複合線2の断面積に対する複数のCNT11a,11a,・・・の断面積の割合を75%以上85%以下とすることで、軽量と高剛性が高いレベルでバランスされたCNT複合線2を実現することができる。 In the CNT composite line 2 configured as described above, the ratio of the cross-sectional area of the plurality of CNTs 11a, 11a, ... To the cross-sectional area of the CNT composite line 2 is 65% or more and less than 95%, preferably 65%. It is 90% or more, more preferably 75% or more and 85% or less. By setting the ratio of the cross-sectional areas of the plurality of CNTs 11a, 11a, ... To the cross-sectional area of the CNT composite line 2 to 65% or more and less than 95%, the CNT composite line 2 can be made rigid. Further, by setting the ratio of the cross-sectional areas of the plurality of CNTs 11a, 11a, ... To the cross-sectional area of the CNT composite wire 2 to 65% or more and 90% or less, the CNT composite wire 2 having light weight and high rigidity is realized. be able to. Further, by setting the ratio of the cross-sectional areas of the plurality of CNTs 11a, 11a, ... To the cross-sectional area of the CNT composite line 2 to 75% or more and 85% or less, the CNT composite line in which light weight and high rigidity are balanced at a high level. 2 can be realized.

次に、CNT複合線2の外周部を被覆する絶縁被覆層21について説明する。 Next, the insulating coating layer 21 that covers the outer peripheral portion of the CNT composite wire 2 will be described.

絶縁被覆層21の材料としては、芯線として金属を用いた被覆電線の絶縁被覆層に用いる材料を使用することができ、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を挙げることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン等を挙げることができる。また、熱硬化性樹脂としては、例えばポリイミド、フェノール樹脂等を挙げることができる。これらは、単独で使用してもよく、2種以上を適宜混合して使用してもよい。 As the material of the insulating coating layer 21, a material used for the insulating coating layer of a coated electric wire using a metal as a core wire can be used, and examples thereof include a thermoplastic resin and a thermosetting resin. Examples of the thermoplastic resin include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, polypropylene, polyacetal, polystyrene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polycarbonate, polyamide, polyvinyl chloride, and polymethylmethacrylate. , Polyethylene and the like. Moreover, as a thermosetting resin, for example, a polyimide, a phenol resin and the like can be mentioned. These may be used alone or may be used by appropriately mixing two or more kinds.

CNT被覆電線1が高圧電線の場合、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルが好ましく、特に、架橋ポリエチレン、軟質ポリ塩化ビニルが好ましい。 When the CNT-coated electric wire 1 is a high-voltage electric wire, polyethylene and polyvinyl chloride are preferable as the thermoplastic resin, and cross-linked polyethylene and soft polyvinyl chloride are particularly preferable.

絶縁被覆層21は、図1に示すように、一層としてもよく、これに代えて、二層以上としてもよい。また、必要に応じて、絶縁被覆層21上に、さらに、熱硬化性樹脂の層が設けられていてもよい。また、上記熱硬化性樹脂が、繊維形状或いは粒子形状を有する充填材を含有していてもよい。 As shown in FIG. 1, the insulating coating layer 21 may be a single layer, or may be two or more layers instead. Further, if necessary, a layer of a thermosetting resin may be further provided on the insulating coating layer 21. Further, the thermosetting resin may contain a filler having a fiber shape or a particle shape.

図1のCNT複合線2は、複数の導電性線材12,12,・・・が、複数のCNT線材10,10,・・・の外周部に配置されている構成となっているが、図2に示すように、CNT複合線2の断面において、複数のCNT線材10,10,・・・と複数の導電性部材12,12,・・・とがランダムに配置されている構成であってもよい。 The CNT composite wire 2 of FIG. 1 has a configuration in which a plurality of conductive wires 12, 12, ... Are arranged on the outer peripheral portion of the plurality of CNT wires 10, 10, .... As shown in 2, in the cross section of the CNT composite wire 2, a plurality of CNT wires 10, 10, ... And a plurality of conductive members 12, 12, ... Are randomly arranged. It is also good.

また、図3(a)に示すように、CNT複合線2の断面において、導電性線材12が、CNT複合線2の中央部に配置され、複数のCNT線材10,10,・・・が、導電性線材12の外周部に配置されている構成であってもよい。この場合、複数のCNT線材10,10,・・・は、例えば、導電性線材12の外周部の全体を覆うように周方向の全体に亘って配列されている。また、図3(b)に示すように、CNT複合線2の断面において、単数の導電性線材12が、CNT複合線2の中央部に配置され、複数のCNT線材10,10,・・・が、単数の導電性線材12の外周部に配置されている構成であってもよい。この場合、複数のCNT線材10,10,・・・は、単数の導電性線材12の外周部の全体を覆うように周方向の全体に亘って配列されている。 Further, as shown in FIG. 3A, in the cross section of the CNT composite wire 2, the conductive wire rod 12 is arranged at the center of the CNT composite wire 2, and the plurality of CNT wire rods 10, 10, ... The configuration may be arranged on the outer peripheral portion of the conductive wire rod 12. In this case, the plurality of CNT wires 10, 10, ... Are arranged over the entire circumference of the conductive wire rod 12, for example, so as to cover the entire outer peripheral portion of the conductive wire rod 12. Further, as shown in FIG. 3B, in the cross section of the CNT composite wire 2, a single conductive wire rod 12 is arranged in the central portion of the CNT composite wire 2, and a plurality of CNT wire rods 10, 10, ... However, it may be configured to be arranged on the outer peripheral portion of the single conductive wire rod 12. In this case, the plurality of CNT wires 10, 10, ... Are arranged over the entire circumference in the circumferential direction so as to cover the entire outer peripheral portion of the single conductive wire rod 12.

[カーボンナノチューブ被覆電線の製造方法]
次に、本実施形態に係るCNT被覆電線1の製造方法例について、図4を参照しながら説明する。まず、CNT11aを製造し、複数のCNT11a,11a,・・・で構成されるCNT集合体11の単数から、又は複数のCNT集合体11,11,・・・が束ねられて形成されるCNT線材10を作製する(ステップS1)。
[Manufacturing method of carbon nanotube-coated electric wire]
Next, an example of a method for manufacturing the CNT-coated electric wire 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, a CNT wire rod that manufactures CNT11a and is formed from a singular number of CNT aggregates 11 composed of a plurality of CNTs 11a, 11a, ... Or by bundling a plurality of CNT aggregates 11, 11, ... 10 is produced (step S1).

CNT11aは、浮遊触媒法(特許第5819888号)や、基板法(特許第5590603号)などの手法で作製することができる。CNT線材10の素線は、例えば、乾式紡糸(特許第5819888号、特許第5990202号、特許第5350635号)、湿式紡糸(特許第5135620号、特許第5131571号、特許第5288359号)、液晶紡糸(特表2014-530964)等で作製することができる。 The CNT11a can be produced by a method such as a floating catalyst method (Patent No. 5819888) or a substrate method (Patent No. 5590603). The strands of the CNT wire 10 are, for example, dry spinning (Patent No. 5819888, Patent No. 5990202, Patent No. 5350635), wet spinning (Patent No. 5135620, Patent No. 5131571, Patent No. 5288359), liquid crystal spinning. It can be manufactured according to (Special Table 2014-530964).

このとき、CNT線材10を構成するCNTの配向性、或いはCNT集合体を構成するCNTの配向性、又は、CNT集合体11やCNT11aの密度は、例えば乾式紡糸、湿式紡糸、液晶紡糸等の紡糸方法と該紡糸方法の紡糸条件とを適宜選択することで調節することができる。 At this time, the orientation of the CNTs constituting the CNT wire rod 10, the orientation of the CNTs constituting the CNT aggregate, or the density of the CNT aggregates 11 and CNT11a is determined by, for example, spinning such as dry spinning, wet spinning, and liquid crystal spinning. It can be adjusted by appropriately selecting the method and the spinning conditions of the spinning method.

次に、CNT線材10の複数と、複数のCNT線材10,10,・・・よりも剛性が高い1又は複数の導電性線材12とを束ねてCNT複合線2を形成し、CNT複合線2の断面積に対する複数のCNT11a、11a、・・・の断面積の割合を65%以上95%未満とする(ステップS2)。 Next, a plurality of CNT wires 10 and one or a plurality of conductive wires 12 having higher rigidity than the plurality of CNT wires 10, 10, ... Are bundled to form a CNT composite wire 2, and the CNT composite wire 2 is formed. The ratio of the cross-sectional area of the plurality of CNTs 11a, 11a, ... To the cross-sectional area of is 65% or more and less than 95% (step S2).

CNT複合線2が、複数のCNT線材10,10,・・・と複数の導電性線材12,12,・・・とが撚り合わされて構成されるCNT複合撚線である場合、例えば、CNT複合線2の断面積に対する複数のCNT11a,11a,・・・の断面積の割合が65%以上となるようにCNT線材10の素線径及び本数、並びに導電性線材12の素線径及び本数を決定する。そして、複数のCNT線材10,10,・・・及び複数の導電性線材12,12,・・・の配置を決定した後、CNT線材10の複数本及び導電性線材12の複数本をS方向或いはZ方向に撚り合わせてCNT複合線2を形成する。CNT複合撚線は、例えば、作成した複数のCNT線材10,10,・・・の両端を対向配置された2つの基板にそれぞれ固定し、対向する基板の一方を回転させることで作製することができる。 When the CNT composite wire 2 is a CNT composite stranded wire formed by twisting a plurality of CNT wires 10, 10, ... And a plurality of conductive wires 12, 12, ..., For example, the CNT composite wire 2. The wire diameter and number of the CNT wire 10 and the wire diameter and number of the conductive wire 12 are set so that the ratio of the cross-sectional area of the plurality of CNTs 11a, 11a, ... To the cross-sectional area of the wire 2 is 65% or more. decide. Then, after deciding the arrangement of the plurality of CNT wires 10, 10, ... And the plurality of conductive wires 12, 12, ..., the plurality of CNT wires 10 and the plurality of conductive wires 12 are placed in the S direction. Alternatively, the CNT composite wire 2 is formed by twisting in the Z direction. The CNT composite stranded wire can be manufactured, for example, by fixing both ends of the created plurality of CNT wires 10, 10, ... To two substrates arranged facing each other and rotating one of the facing substrates. can.

CNT複合線2が、複数のCNT線材10,10,・・・と1つの導電性線材12,12,・・・とで構成される場合、例えば、上記割合に基づいてCNT線材10の素線径及び本数、並びに導電性線材12の素線径及び断面積を決定し、導電性線材12の外周部にCNT線材10の複数本をS方向或いはZ方向に撚り合わせてCNT複合線2を形成する。 When the CNT composite wire 2 is composed of a plurality of CNT wires 10, 10, ... And one conductive wire 12, 12, ..., for example, the strands of the CNT wire 10 based on the above ratio. The diameter and number, and the wire diameter and cross-sectional area of the conductive wire rod 12 are determined, and a plurality of CNT wire rods 10 are twisted in the S direction or the Z direction on the outer peripheral portion of the conductive wire rod 12 to form the CNT composite wire 2. do.

次いで、CNT複合線2を被覆する絶縁被覆層21を形成する(ステップS3)。このとき、絶縁被覆層21は、CNT複合線2の外周部全体を覆うように、CNT複合線2の長手方向の全体に亘って形成される。絶縁被覆層21を形成する方法としては、アルミニウムや銅の芯線に絶縁被覆層を被覆する方法を使用でき、例えば、絶縁被覆層21の原料である熱可塑性樹脂を溶融させ、CNT複合線2の周りに押し出して被覆する方法や、或いはCNT複合線2の周りに塗布する方法を挙げることができる。上記工程を経ることにより、本実施形態に係るCNT被覆電線1が製造される。 Next, the insulating coating layer 21 that covers the CNT composite wire 2 is formed (step S3). At this time, the insulating coating layer 21 is formed over the entire longitudinal direction of the CNT composite wire 2 so as to cover the entire outer peripheral portion of the CNT composite wire 2. As a method of forming the insulating coating layer 21, a method of coating the insulating coating layer on the core wire of aluminum or copper can be used. For example, the thermoplastic resin which is the raw material of the insulating coating layer 21 is melted and the CNT composite wire 2 is formed. Examples thereof include a method of extruding and covering the periphery, and a method of applying the coating around the CNT composite wire 2. By going through the above steps, the CNT-coated electric wire 1 according to the present embodiment is manufactured.

本実施形態に係るCNT被覆電線1は、ワイヤハーネス等の一般電線として使用することができ、また、CNT被覆電線1を使用した一般電線からケーブルを作製してもよい。 The CNT-coated electric wire 1 according to the present embodiment can be used as a general electric wire such as a wire harness, and a cable may be manufactured from the general electric wire using the CNT-coated electric wire 1.

上述したように、本実施形態によれば、CNT複合線2が、複数のCNT線材10よりも剛性が高い1又は複数の導電性線材12を備えており、CNT複合線2の断面積に対する複数のCNT11a、11a,・・・の断面積の割合が65%以上95%未満であるので、CNT複合線2の剛性が全体として高くなり、自立性を持たせることができる。よって、CNT複合線2やCNT被覆電線1の作製時或いは取付け時に作業性を向上することができる。 As described above, according to the present embodiment, the CNT composite wire 2 includes one or a plurality of conductive wire rods 12 having higher rigidity than the plurality of CNT wire rods 10, and a plurality of CNT composite wires 2 with respect to the cross-sectional area of the CNT composite wire 2. Since the ratio of the cross-sectional area of the CNTs 11a, 11a, ... Of the CNTs 11a, 11a, ... Therefore, workability can be improved at the time of manufacturing or mounting the CNT composite wire 2 or the CNT-coated electric wire 1.

次に、本発明の実施例を説明するが、本発明の趣旨を超えない限り、下記実施例に限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.

(実施例1~6及び比較例1~4について)
浮遊触媒法で作製したCNTを直接紡糸する乾式紡糸方法(特許第5819888号)または湿式紡糸する方法(特許第5135620号、特許第5131571号、特許第5288359号)でCNT線材の素線(単線)を得て、その後CNT線材を束ねるか、或いは撚り合わせて円相当直径1mm~2mmのCNT線材を得た。
(Regarding Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4)
Wire (single wire) of CNT wire by the dry spinning method (Patent No. 5819888) or the wet spinning method (Patent No. 5135620, Patent No. 5315571, Patent No. 5288359) in which CNTs produced by the floating catalyst method are directly spun. After that, the CNT wires were bundled or twisted to obtain a CNT wire having a diameter equivalent to a circle of 1 mm to 2 mm.

次に、CNT複合線の断面積に対する複数のCNTの断面積の割合を表1に示す値となるように調整し、更に、表1に示すような撚り構造となるようにCNT線材及び導電性線材である銅線を配置し、その後上記CNT線材の複数本と銅線の1本又は複数本とを束ね、束ねたCNT線材と銅線を所定の巻き数になるように撚り、CNT複合線である試験線を得た。 Next, the ratio of the cross-sectional area of the plurality of CNTs to the cross-sectional area of the CNT composite wire is adjusted so as to be the value shown in Table 1, and further, the CNT wire and the conductivity are adjusted so as to have a twisted structure as shown in Table 1. A copper wire, which is a wire, is arranged, and then a plurality of the above CNT wires and one or a plurality of copper wires are bundled, and the bundled CNT wire and the copper wire are twisted so as to have a predetermined number of turns, and the CNT composite wire is used. I got a test line that is.

次に、上記のようにして作製した試験線について、以下の測定、評価を行った。 Next, the following measurements and evaluations were performed on the test lines prepared as described above.

(a)自立性評価
自立性の評価方法として、図5に示すような試験装置100を用い、得られた試験線101の線径をD(mm)、試験装置100から横方向に延出した試験線101の延出長さをL(mm)としたときに、L/Dが75000となるように、試験線101の長手方向端部を試験装置100の載置面100aに載置した状態で固定し、自重によって垂れ下がった試験線101の長手方向端部101aの元の位置(載置面100aの高さ方向位置を基準として試験線101がたわまないと仮定したときの位置)からの距離Xを(cm)としたとき、X/Lを自重たわみ度として測定した。X/Lが0.05未満である場合を極めて良好「◎」、0.05以上0.1未満である場合を良好「〇」、0.1以上である場合を不良「×」とした。
(A) Evaluation of independence As a method for evaluating independence, a test device 100 as shown in FIG. 5 was used, and the wire diameter of the obtained test line 101 was extended laterally from the test device 100 by D (mm). When the extension length of the test line 101 is L ( mm), the longitudinal end of the test line 101 is placed on the mounting surface 100a of the test device 100 so that L2 / D becomes 75,000. The original position of the longitudinal end 101a of the test line 101 that was fixed in the state and hung down due to its own weight (position when it is assumed that the test line 101 does not bend with reference to the height position of the mounting surface 100a). When the distance X from the distance X was (cm), X / L was measured as the degree of deflection by its own weight. When X / L is less than 0.05, it is regarded as extremely good "⊚", when it is 0.05 or more and less than 0.1, it is regarded as good "〇", and when it is 0.1 or more, it is regarded as defective "x".

(b)抵抗評価
抵抗測定機(ケースレー社製、装置名「DMM2000」)にCNT線材を接続し、4端子法により抵抗測定を実施した。体積抵抗率は、r=RA/L(R:抵抗、A:CNT撚線の断面積、L:測定長さ)の計算式に基づいて算出した。体積抵抗率が2×10Ωcm未満である場合を極めて良好「◎」、2.0×10Ω・cm以上5.0×10Ω・cm未満である場合を良好「〇」、5.0×10Ω・cm以上である場合を不良「×」とした。
(B) Resistance evaluation A CNT wire was connected to a resistance measuring machine (manufactured by Caseley Co., Ltd., device name "DMM2000"), and resistance was measured by the 4-terminal method. The volume resistivity was calculated based on the formula of r = RA / L (R: resistance, A: cross-sectional area of CNT stranded wire, L: measured length). Very good when the volume resistivity is less than 2 × 10 4 Ωcm “◎”, good when it is 2.0 × 10 4 Ω ・ cm or more and less than 5.0 × 10 4 Ω ・ cm “〇”, 5 When it was 0.0 × 10 4 Ω · cm or more, it was regarded as a defective “×”.

(c)密度評価
単位当たりの質量を、マイクロスコープから計測される断面積および長さで割ることで試験線の密度を測定した。密度が3g/cm未満である場合を極めて良好「◎」、3g/cm以上5g/cm未満である場合を良好「〇」、5g/cm以上である場合を不良「×」とした。
(C) Density evaluation The density of the test line was measured by dividing the mass per unit by the cross-sectional area and length measured from the microscope. When the density is less than 3 g / cm 3 , it is extremely good "◎", when it is 3 g / cm 3 or more and less than 5 g / cm 3 , it is good "○", and when it is 5 g / cm 3 or more, it is bad "x". did.

CNT複合線の上記各測定及び評価の結果を、下記表1に示す。 The results of each of the above measurements and evaluations of the CNT composite line are shown in Table 1 below.

Figure 0007012412000001
Figure 0007012412000001

表1に示すように、実施例1では、複数のCNT線材をCNT複合線の中央部、複数の銅線を外周部に配置した構造において、CNT複合線の断面積に対するCNT断面積の割合が90%であり、自重たわみ度X/Lが0.06であり、自立性が良好であった。また、CNT複合線の体積抵抗率は2.1×10Ω・cmであり、良好であった。更に、CNT複合線の密度は2.5g/cmと軽量であり、極めて良好であった。 As shown in Table 1, in Example 1, in a structure in which a plurality of CNT wires are arranged in the central portion of the CNT composite wire and a plurality of copper wires are arranged in the outer peripheral portion, the ratio of the CNT cross-sectional area to the cross-sectional area of the CNT composite wire is It was 90%, the self-weight deflection X / L was 0.06, and the independence was good. The volume resistivity of the CNT composite wire was 2.1 × 10 4 Ω · cm, which was good. Furthermore, the density of the CNT composite wire was as light as 2.5 g / cm 3 , which was extremely good.

実施例2では、CNT複合線の断面積に対するCNT断面積の割合が85%、自重たわみ度X/Lが0.04、CNT複合線の体積抵抗率が1.9×10Ω・cm、密度が2.8g/cmであり、自立性、抵抗及び密度のいずれも極めて良好であった。 In Example 2, the ratio of the CNT cross-sectional area to the cross-sectional area of the CNT composite line is 85%, the self-weight deflection X / L is 0.04, and the volume resistivity of the CNT composite line is 1.9 × 10 4 Ω · cm. The density was 2.8 g / cm 3 , and the independence, resistivity and density were all extremely good.

実施例3では、CNT複合線の断面積に対するCNT断面積の割合が75%、自重たわみ度X/Lが0.03、CNT複合線の体積抵抗率が1.5×10Ω・cm、密度が3.6であり、自立性及び抵抗のいずれも極めて良好であった。また、CNT複合線の密度が3.6g/cmであり、良好であった。 In Example 3, the ratio of the CNT cross-sectional area to the cross-sectional area of the CNT composite wire is 75%, the self-weight deflection X / L is 0.03, and the volume resistivity of the CNT composite wire is 1.5 × 10 4 Ω · cm. The density was 3.6, and both independence and resistance were extremely good. The density of the CNT composite wire was 3.6 g / cm 3 , which was good.

実施例4では、CNT複合線の断面積に対するCNT断面積の割合が65%、自重たわみ度X/Lが0.02、CNT複合線の体積抵抗率が1.4×10Ω・cmであり、自立性及び抵抗のいずれも極めて良好であった。また、CNT複合線の密度が4.3g/cmであり、良好であった。 In Example 4, the ratio of the CNT cross-sectional area to the cross-sectional area of the CNT composite wire is 65%, the weight deflection X / L is 0.02, and the volume resistivity of the CNT composite wire is 1.4 × 10 4 Ω · cm. There was, and both independence and resistance were extremely good. The density of the CNT composite wire was 4.3 g / cm 3 , which was good.

実施例5では、複数のCNT線材と複数の銅線をランダム配置した構造において、CNT複合線の断面積に対するCNT断面積の割合が85%、自重たわみ度X/Lが0.04、CNT複合線の体積抵抗率が1.9×10Ω・cm、密度が2.8g/cmであり、自立性、抵抗及び密度のいずれも極めて良好であった。 In Example 5, in a structure in which a plurality of CNT wires and a plurality of copper wires are randomly arranged, the ratio of the CNT cross-sectional area to the cross-sectional area of the CNT composite wire is 85%, the self-weight deflection X / L is 0.04, and the CNT composite. The volume resistivity of the wire was 1.9 × 10 4 Ω · cm, the density was 2.8 g / cm 3 , and the independence, resistance and density were extremely good.

実施例6では、1本の銅線をCNT複合線の中央部、複数のCNT線材を外周部に配置した構造において、CNT複合線の断面積に対するCNT断面積の割合が85%、自重たわみ度X/Lが0.04、CNT複合線の体積抵抗率が1.9×10Ω・cm、密度が2.9g/cmであり、自立性、抵抗及び密度のいずれも極めて良好であった。 In Example 6, in a structure in which one copper wire is arranged in the central portion of the CNT composite wire and a plurality of CNT wires are arranged in the outer peripheral portion, the ratio of the CNT cross-sectional area to the cross-sectional area of the CNT composite wire is 85%, and the degree of self-weight deflection. The X / L is 0.04, the volume resistivity of the CNT composite wire is 1.9 × 10 4 Ω · cm, and the density is 2.9 g / cm 3 , and the independence, resistance and density are all extremely good. rice field.

一方、比較例1では、複数のCNT線材をCNT複合線の中央部、複数の銅線を外周部に配置した構造において、CNT複合線の断面積に対するCNT断面積の割合が55%であり、CNT複合線の密度は5.1g/cmと不良であった。 On the other hand, in Comparative Example 1, in the structure in which a plurality of CNT wires are arranged in the central portion of the CNT composite wire and the plurality of copper wires are arranged in the outer peripheral portion, the ratio of the CNT cross-sectional area to the cross-sectional area of the CNT composite wire is 55%. The density of the CNT composite wire was 5.1 g / cm 3 , which was poor.

また、比較例2では、NT複合線の断面積に対するCNT断面積の割合が95%であり、自重たわみ度X/Lが0.12であり、自立性が劣った。 Further, in Comparative Example 2, the ratio of the CNT cross-sectional area to the cross-sectional area of the NT composite line was 95%, the self-weight deflection degree X / L was 0.12, and the independence was inferior.

比較例3では、複数のCNT線材と複数の銅線をランダム配置した構造において、CNT複合線の断面積に対するCNT断面積の割合が95%、自重たわみ度X/Lが0.14であり、自立性が劣った。 In Comparative Example 3, in a structure in which a plurality of CNT wires and a plurality of copper wires are randomly arranged, the ratio of the CNT cross-sectional area to the cross-sectional area of the CNT composite wire is 95%, and the self-weight deflection X / L is 0.14. Independence was inferior.

比較例4では、1本の銅線をCNT複合線の中央部、複数のCNT線材を外周部に配置した構造において、CNT複合線の断面積に対するCNT断面積の割合が95%であり、自重たわみ度X/Lが0.15であり、自立性が劣った。 In Comparative Example 4, in the structure in which one copper wire is arranged in the central portion of the CNT composite wire and a plurality of CNT wires are arranged in the outer peripheral portion, the ratio of the CNT cross-sectional area to the cross-sectional area of the CNT composite wire is 95%, and its own weight. The degree of deflection X / L was 0.15, and the independence was inferior.

1 カーボンナノチューブ被覆電線(CNT被覆電線)
2 カーボンナノチューブ複合線(CNT複合線)
10 カーボンナノチューブ線材(CNT線材)
11 カーボンナノチューブ集合体(CNT集合体)
11a カーボンナノチューブ(CNT)
12 導電性線材
21 絶縁被覆層
100 試験装置
100a 載置面
101 試験線
101a 長手方向端部
1 Carbon nanotube-coated wire (CNT-coated wire)
2 Carbon nanotube composite wire (CNT composite wire)
10 Carbon nanotube wire rod (CNT wire rod)
11 Carbon nanotube aggregate (CNT aggregate)
11a Carbon nanotube (CNT)
12 Conductive wire 21 Insulation coating layer 100 Test device 100a Mounting surface 101 Test wire 101a Longitudinal end

Claims (9)

複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ集合体の単数から、又は複数の前記カーボンナノチューブ集合体が束ねられて形成されている複数のカーボンナノチューブ線材と、
前記複数のカーボンナノチューブ線材よりも剛性が高い1又は複数の導電性線材と、
を備えるカーボンナノチューブ複合線であって
前記カーボンナノチューブ複合線の断面積に対する前記複数のカーボンナノチューブの断面積の割合が、75%以上85%以下であり、
前記1又は複数の導電性線材が、金属で構成されることを特徴とする、カーボンナノチューブ複合線。
A single number of carbon nanotube aggregates composed of a plurality of carbon nanotubes, or a plurality of carbon nanotube wires formed by bundling the plurality of carbon nanotube aggregates.
One or more conductive wires having higher rigidity than the plurality of carbon nanotube wires,
It is a carbon nanotube composite wire equipped with
The ratio of the cross-sectional area of the plurality of carbon nanotubes to the cross-sectional area of the carbon nanotube composite wire is 75% or more and 85% or less .
A carbon nanotube composite wire, wherein the one or more conductive wires are made of a metal .
前記複数のカーボンナノチューブ線材と前記1又は複数の導電性線材とが撚り合わされて構成される、請求項1記載のカーボンナノチューブ複合線。 The carbon nanotube composite wire according to claim 1, wherein the plurality of carbon nanotube wires and the one or a plurality of conductive wires are twisted together. 前記金属は、銅又は銅合金である、請求項1又は2記載のカーボンナノチューブ複合線。 The carbon nanotube composite wire according to claim 1 or 2 , wherein the metal is copper or a copper alloy. 前記カーボンナノチューブ複合線の円相当直径が、50μm以上3mm以下である、請求項1~のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ複合線。 The carbon nanotube composite wire according to any one of claims 1 to 3 , wherein the carbon nanotube composite wire has a circle-equivalent diameter of 50 μm or more and 3 mm or less. 前記カーボンナノチューブ複合線の断面において、前記複数のカーボンナノチューブ線材が、前記カーボンナノチューブ複合線の中央部に配置され、
前記複数の導電性線材が、前記複数のカーボンナノチューブ線材の外周部に配置されている、請求項1~のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ複合線。
In the cross section of the carbon nanotube composite wire, the plurality of carbon nanotube wires are arranged in the central portion of the carbon nanotube composite wire.
The carbon nanotube composite wire according to any one of claims 1 to 4 , wherein the plurality of conductive wires are arranged on the outer peripheral portion of the plurality of carbon nanotube wires.
前記カーボンナノチューブ複合線の断面において、前記複数のカーボンナノチューブ線材と前記複数の導電性線材とがランダムに配置されている、請求項1~4のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ複合線。 The carbon nanotube composite wire according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of carbon nanotube wires and the plurality of conductive wires are randomly arranged in a cross section of the carbon nanotube composite wire. 前記カーボンナノチューブ複合線の断面において、前記1又は複数の導電性線材が、前記カーボンナノチューブ複合線の中央部に配置され、
前記複数のカーボンナノチューブ線材が、前記1又は複数の導電性線材の外周部に配置されている、請求1~のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ複合線。
In the cross section of the carbon nanotube composite wire, the one or more conductive wires are arranged in the central portion of the carbon nanotube composite wire.
The carbon nanotube composite wire according to any one of claims 1 to 4 , wherein the plurality of carbon nanotube wires are arranged on the outer peripheral portion of the one or the plurality of conductive wires.
複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ集合体の単数から、又は複数の前記カーボンナノチューブ集合体が束ねられて形成されている複数のカーボンナノチューブ線材と、前記複数のカーボンナノチューブ線材よりも剛性が高い1又は複数の導電性線材とを有するカーボンナノチューブ複合線と、
前記カーボンナノチューブ複合線を被覆する絶縁被覆層と、
を備え、
前記カーボンナノチューブ複合線の断面積に対する前記複数のカーボンナノチューブの断面積の割合が、75%以上85%以下であり、
前記1又は複数の導電性線材が、金属で構成されることを特徴とする、カーボンナノチューブ被覆電線。
The rigidity is higher than that of a plurality of carbon nanotube wires formed from a single carbon nanotube aggregate composed of a plurality of carbon nanotubes or by bundling the plurality of carbon nanotube aggregates, and the plurality of carbon nanotube wires. A carbon nanotube composite wire having one or more conductive wires and a carbon nanotube composite wire,
The insulating coating layer that covers the carbon nanotube composite wire and
Equipped with
The ratio of the cross-sectional area of the plurality of carbon nanotubes to the cross-sectional area of the carbon nanotube composite wire is 75% or more and 85% or less .
A carbon nanotube-coated electric wire, wherein the one or a plurality of conductive wires are made of a metal .
複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ集合体の単数から、又は複数の前記カーボンナノチューブ集合体が束ねられて形成されるカーボンナノチューブ線材を作製する工程と、
前記カーボンナノチューブ線材の複数と、複数の前記カーボンナノチューブ線材よりも剛性が高い1又は複数の導電性線材とを束ねてカーボンナノチューブ複合線を形成し、前記カーボンナノチューブ複合線の断面積に対する前記複数のカーボンナノチューブの断面積の割合を75%以上85%以下とする工程と、
前記カーボンナノチューブ複合線を被覆する絶縁被覆層を形成する工程と、
を有し、
前記1又は複数の導電性線材が、金属で構成されることを特徴とする、カーボンナノチューブ被覆電線の製造方法。
A step of producing a carbon nanotube wire rod formed from a single carbon nanotube aggregate composed of a plurality of carbon nanotubes or by bundling the plurality of carbon nanotube aggregates.
A carbon nanotube composite wire is formed by bundling a plurality of the carbon nanotube wires and one or a plurality of conductive wires having higher rigidity than the carbon nanotube wires, and the plurality of the carbon nanotube composite wires with respect to the cross-sectional area of the carbon nanotube composite wires. The process of making the ratio of the cross-sectional area of carbon nanotubes 75% or more and 85% or less , and
The step of forming an insulating coating layer covering the carbon nanotube composite wire, and
Have,
A method for manufacturing a carbon nanotube-coated electric wire, wherein the one or a plurality of conductive wires are made of a metal .
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