JP7306995B2 - カーボンナノチューブ被覆電線 - Google Patents
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Description
CNT線材の製造方法について
先ず、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、各実施例、比較例において表1に示す所定の円相当直径のCNT線材の単線を得た。撚り線については、得られたCNT線材の本数を調節して適宜撚り合わせることで作製した。
下記表1に示される樹脂種を用いて、通常の電線製造用押出成形機を用いて導体周囲に押出被覆することにより絶縁被覆層を形成し、下記表1の実施例と比較例で使用するCNT被覆電線を作製した。
酢酸セルロース(ダイセルファインケム社製 アセチ、ロックウェル硬度:65)
ポリアミド(東レ社製 アミラン、ロックウェル硬度:100)
FEP(ダイキン社製 ネオフロンFEP、ロックウェル硬度:25)
PTFE(四フッ化エチレン樹脂)(旭化成社製 Fluon、ロックウェル硬度:20)
CNT線材の径方向の断面をイオンミリング装置(日立ハイテクノロジーズ社製IM4000)により切り出した後、走査電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製SU8020、倍率:100~10,000倍)で得られたSEM像から、CNT線材の径方向の断面積を測定した。CNT被覆電線の長手方向中心側の任意の1.0mにおいて10cmごとに同様の測定を繰り返し、その平均値をCNT線材の径方向の断面積とした。なお、CNT線材の断面積として、CNT線材内部に入り込んだ樹脂は測定に含めなかった。次に、求めた断面積の値からCNT線材および単線の円相当直径を算出した。
CNT線材の径方向の断面をイオンミリング装置(日立ハイテクノロジーズ社製IM4000)により切り出した後、走査電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製SU8020、倍率:100~10,000倍)で得られたSEM像から、絶縁被覆層の径方向の厚さを測定した。CNT被覆電線の長手方向中心側の任意の1.0mにおいて10cmごとに同様の測定を繰り返し、CNT線材の径方向断面積と同じ面積となる円(CNT線材相当円)と、CNT被覆電線の径方向断面積と同じ面積となる円(CNT被覆電線相当円)とをそれぞれ得て、CNT被覆電線相当円の半径から、CNT線材相当円の半径との差を求め、絶縁被覆層の厚さとした。
小角X線散乱装置(Aichi Synchrotoron)を用いてX線散乱測定を行い、得られたアジマスプロットからアジマス角の半値幅Δθを求めた。
広角X線散乱装置(Aichi Synchrotoron)を用いて広角X線散乱測定を行い、得られたq値-強度グラフから、強度の(10)ピークにおけるピークトップのq値及び半値幅Δqを求めた。
100cmのCNT被覆電線の両端に4本の端子を接続し、四端子法で抵抗測定を行った。この際、印加電流は2000A/cm2となるように設定し、抵抗値の時間変化を記録した。測定開始時と10分間経過後の抵抗値を比較し、その増加率を算出した。CNT電線は温度に比例して抵抗が増加するため、抵抗の増加率が小さいものほど放熱特性に優れると判断することができる。抵抗の増加率が5%未満であれば「◎」とし、抵抗の増加率が5%以上15%未満であれば「〇」、抵抗の増加率が15%以上30%未満であれば「×」とし、「〇」以上であれば放熱特性に優れていると評価した。
JIS C3215-0-1の箇条13.3に準拠した方法で行った。試験結果が箇条13.3の表9に記載されたグレード2以上を満たすものを「◎」、グレード1を満たすものを「〇」、いずれのグレードにも満たないものを「×」とし、「〇」以上であれば絶縁信頼性が良好であると評価した。
長さ12cmのCNT被覆線の両端からそれぞれ1cmの部分を冶具ではさみ、水平な状態で100gfの張力で、10分間保持した。続いて、一端の冶具のみを外し、反対側の末端がもう一端の末端から何cm下がるかを測定した。10本同様の試験を行い、1cm以上下がるものがなければ「◎」、1cm以上下がるものが1~2本であれば「○」、1cm以上下がるものが3本以上であれば「×」とし、「〇」以上であれば形状保持性が優れていると評価した。
内径54mm、長さ1mの電線管を垂直に立てた。続いて長さ2mのCNT被覆電線を準備した。電線管の下から、CNT被覆電線を通していき、上からCNT被覆電線を取り出す作業を行った。10回試験を行い、電線管の中でCNT被覆電線が曲がらずに、上から取り出すことができた回数が8回以上であれば「◎」、5~7回であれば「〇」、4回以下であれば「×」とし、「〇」以上であれば施工性が優れていると評価した。
10 カーボンナノチューブ線材
11 カーボンナノチューブ集合体
11a カーボンナノチューブ
21 絶縁被覆層
Claims (5)
- 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または複数からなるカーボンナノチューブ線材と、該カーボンナノチューブ線材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線材は、前記カーボンナノチューブ集合体の単数から形成されているか、または前記カーボンナノチューブ集合体の複数が束ねられて形成されており、
前記カーボンナノチューブ線材における前記カーボンナノチューブの割合が90質量%以上であり、
前記絶縁被覆層の内側に前記カーボンナノチューブ集合体が充填されており、
前記絶縁被覆層を構成する材料のRスケールにて測定されるロックウェル硬度が、22より大きく、かつ、
前記カーボンナノチューブ線材の円相当直径に対する前記絶縁被覆層の厚さの比率が、0.05より大きいカーボンナノチューブ被覆電線。 - 前記ロックウェル硬度が、25以上120以下であり、かつ、
前記カーボンナノチューブ線材の円相当直径に対する前記絶縁被覆層の厚さの比率が、0.060以上0.600以下である請求項1に記載のカーボンナノチューブ被覆電線。 - 前記カーボンナノチューブ線材を構成する単線の円相当直径が、0.090mm以上10mm以下である、請求項1または2に記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
- 前記カーボンナノチューブ線材を構成する単線の円相当直径が、0.180mm以上0.5mm以下である、請求項3に記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
- 前記カーボンナノチューブ線材が、複数の前記カーボンナノチューブ集合体からなり、複数の該カーボンナノチューブ集合体の配向性を示す小角X線散乱によるアジマスプロットにおけるアジマス角の半値幅Δθが60°以下である請求項1乃至4のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
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