TWI696732B - 碳奈米管纖維的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的碳奈米管纖維的製造方法包括以下步驟：準備沿既定方向延伸的芯材；準備配置於基板上、且具備相對於基板而垂直地配向的多根碳奈米管的碳奈米管集合體；自碳奈米管集合體中抽出而製備多根碳奈米管連續地連接而成的碳奈米管無撚絲；以及將碳奈米管無撚絲捲附於芯材上。

Description

碳奈米管纖維的製造方法
本發明是有關於一種碳奈米管纖維的製造方法、碳奈米管纖維的製造裝置及碳奈米管纖維。
目前正在研究將多根碳奈米管連續的碳奈米管絲以織物、導電線材等的形式用於各種產業製品。
關於此種碳奈米管絲的製造方法，例如已提出有如下的碳奈米管撚絲的製造方法：自於基板上成長的碳奈米管的集合體中，將碳奈米管於一個方向上排列並連續地連接而成的片材狀態的碳奈米管片材抽出多片，將該多片碳奈米管片材重合後，撚絞及拉長，形成碳奈米管撚絲(例如參照專利文獻1)。
另外，對於此種碳奈米管絲，要求與用途相對應的機械特性、電氣特性等。
然而，碳奈米管絲單獨的情況下，有時無法充分確保所要求的機械特性、電氣特性等。因此，為了對碳奈米管絲賦予必要的特性，正在研究複合其他材料。
例如已提出有一種於中心部穿插有絲狀構件的碳奈米 管纖維(例如參照專利文獻2)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利特開2011-208296號公報
[專利文獻2] 日本專利特開2014-169521號公報
然而，於專利文獻1中記載的碳奈米管撚絲的製造方法中，將多數根碳奈米管一起撚絞及拉長，故於提高碳奈米管撚絲的密度的方面存在極限。因此，此種碳奈米管撚絲有時無法充分確保與用途相對應的機械特性。
另外，專利文獻2中記載的碳奈米管纖維僅於中心部穿插有絲狀構件，故無法充分確保機械特性的提高。
另外，專利文獻2中記載的碳奈米管纖維是藉由以下方式製備：準備多個具有孔隙的模具，使碳奈米管及絲狀構件一起依次通過多個模具的孔隙，但使碳奈米管及絲狀構件一起通過模具的孔隙非常繁瑣複雜。
另外，此種方法中，難以對碳奈米管纖維將絲狀構件高精度地配置於中心部，無法獲得絲狀構件與碳奈米管的平衡良好的特性。
因此，本發明的目的在於提供一種為簡易方法且可提高機械特性的碳奈米管纖維、碳奈米管纖維的製造方法及碳奈米管 纖維的製造裝置。
另外，本發明的目的在於提供一種為簡易方法且可提高機械特性、並且可獲得芯材及碳奈米管絲的平衡良好的特性的碳奈米管複合纖維，碳奈米管複合纖維的製造方法及碳奈米管複合纖維的製造裝置。
本發明[1]包括一種碳奈米管纖維的製造方法，其包括以下步驟：準備沿既定方向延伸的芯材；準備配置於基板上、且具備相對於所述基板而垂直地配向的多根碳奈米管的碳奈米管集合體；自所述碳奈米管集合體中抽出而製備所述多根碳奈米管連續地連接而成的碳奈米管無撚絲；以及將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述芯材上。
根據此種方法，將碳奈米管無撚絲捲附於芯材上，故其為簡易的方法，且可提高碳奈米管纖維的機械特性。
另外，於碳奈米管纖維中，將芯材可靠地配置於中心部，且將碳奈米管無撚絲配置於芯材的周圍。因此，於碳奈米管纖維中，能以良好的平衡配置芯材及碳奈米管無撚絲。
結果，可進一步提高碳奈米管纖維的機械特性，並且可於碳奈米管纖維中獲得芯材及碳奈米管無撚絲的平衡良好的特性。
本發明[2]包括一種碳奈米管纖維的製造方法，其包括以下步驟：準備多個碳奈米管集合體，所述碳奈米管集合體是配置 於基板上，且具備相對於所述基板而垂直地配向的多根碳奈米管；自多個所述碳奈米管集合體中的至少一個碳奈米管集合體中，抽出多條所述多根碳奈米管連續地連接而成的碳奈米管無撚絲後，將多條所述碳奈米管無撚絲集束而製備碳奈米管中心絲；以及自多個所述碳奈米管集合體中的至少一個碳奈米管集合體中，抽出所述多根碳奈米管連續地連接而成的碳奈米管無撚絲後，將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述碳奈米管中心絲上。
根據此種方法，將多條碳奈米管無撚絲集束而製備碳奈米管中心絲後，將碳奈米管無撚絲捲附於該碳奈米管中心絲上。因此，其為簡易的方法，並且可容易地提高碳奈米管纖維的密度。
另外，於碳奈米管纖維中，將碳奈米管中心絲可靠地配置於中心部，且將碳奈米管無撚絲配置於碳奈米管中心絲的周圍。因此，於碳奈米管纖維中，能以良好的平衡配置碳奈米管中心絲及碳奈米管無撚絲。
即，可提高碳奈米管纖維的密度，並且能以良好的平衡配置碳奈米管中心絲及碳奈米管無撚絲，故能可靠地提高碳奈米管纖維的機械特性。
另外，碳奈米管無撚絲是自相對於基板而垂直地配向的多根碳奈米管中抽出，故於碳奈米管無撚絲中，多根碳奈米管分別以沿著碳奈米管無撚絲的延伸方向的方式配向。
因此，可於將多條碳奈米管無撚絲集束而成的碳奈米管中心絲、及捲附於碳奈米管中心絲上的碳奈米管無撚絲中，分別 可靠地確保碳奈米管的配向性，從而可於碳奈米管纖維中可靠地確保碳奈米管的配向性。
本發明[3]包括如所述[2]所記載的碳奈米管纖維的製造方法，其中於製備所述碳奈米管中心絲的步驟中，將多條所述碳奈米管無撚絲撚合，以撚絲的形式製備所述碳奈米管中心絲。
根據此種方法，以撚絲的形式製備碳奈米管中心絲，故能可靠地提高碳奈米管中心絲的密度，而且能可靠地提高碳奈米管纖維的密度。
本發明[4]包括如所述[3]所記載的碳奈米管纖維的製造方法，其中於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述碳奈米管中心絲上的步驟中，將所述碳奈米管無撚絲以沿著所述碳奈米管中心絲的撚絞方向的方式捲附於所述碳奈米管中心絲上。
根據此種方法，以沿著碳奈米管中心絲的撚絞方向的方式將碳奈米管無撚絲捲附於碳奈米管中心絲上，故可使構成碳奈米管中心絲的碳奈米管無撚絲的撚絞方向、與捲附於碳奈米管中心絲上的碳奈米管無撚絲的捲附方向一致。
因此，可使碳奈米管中心絲的碳奈米管的配向方向、與碳奈米管無撚絲的碳奈米管的配向方向一致，故可於碳奈米管纖維中更可靠地確保碳奈米管的配向性。
本發明[5]包括如所述[2]至[4]中任一項所記載的碳奈米管纖維的製造方法，其中準備多個所述碳奈米管集合體的步驟包括以下步驟：於所述基板上配置觸媒層；以及對所述基板供給原 料氣體，藉此將所述觸媒層作為起點而使所述多根碳奈米管成長。
根據此種方法，以配置於基板上的觸媒層為起點而多根碳奈米管成長，故可使多根碳奈米管可靠地相對於基板而垂直地配向，能可靠地準備碳奈米管集合體。
本發明[6]包括如所述[2]至[5]中任一項所記載的碳奈米管纖維的製造方法，其中於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述碳奈米管中心絲上的步驟中，自所述碳奈米管集合體中抽出多條所述碳奈米管無撚絲，將多條所述碳奈米管無撚絲中的至少兩條所述碳奈米管無撚絲以捲繞方向互不相同的方式，以螺旋狀捲附於所述碳奈米管中心絲上。
根據此種方法，將多條碳奈米管無撚絲中的至少兩條碳奈米管無撚絲以捲繞方向互不相同的方式，以螺旋狀捲附於碳奈米管中心絲上。因此，可於碳奈米管纖維中，使碳奈米管無撚絲的碳奈米管沿至少兩個方向配向。結果，可適當調整碳奈米管纖維的電氣特性。
本發明[7]包括如所述[2]至[6]中任一項所記載的碳奈米管纖維的製造方法，其中於製備所述碳奈米管中心絲的步驟中，使揮發性有機溶劑附著於所述碳奈米管中心絲上。
根據此種方法，於碳奈米管中心絲上，在捲附碳奈米管無撚絲之前使揮發性有機溶劑附著。繼而，於附著有揮發性有機溶劑的碳奈米管中心絲上捲附碳奈米管無撚絲。
其後，藉由揮發性有機溶劑氣化，碳奈米管中心絲的多 條碳奈米管無撚絲、及捲附於碳奈米管中心絲上的碳奈米管無撚絲分別彼此凝聚。
因此，可進一步提高碳奈米管纖維的密度，從而能夠更可靠地提高碳奈米管纖維的機械特性。
本發明[8]包括如所述[2]至[7]中任一項所記載的碳奈米管纖維的製造方法，其中於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述碳奈米管中心絲上的步驟中，於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述碳奈米管中心絲上之前，將所述碳奈米管中心絲及所述碳奈米管無撚絲分別浸漬於含有金屬的含金屬溶液中後，加以乾燥，或者於所述碳奈米管中心絲及所述碳奈米管無撚絲上分別蒸鍍金屬。
根據此種方法，於將碳奈米管無撚絲捲附於碳奈米管中心絲上之前，將碳奈米管中心絲及碳奈米管無撚絲分別浸漬於含金屬溶液中而承載金屬，或者於碳奈米管中心絲及碳奈米管無撚絲上分別蒸鍍金屬而形成金屬膜。
因此，可對碳奈米管纖維賦予金屬的特性，並且可於將碳奈米管無撚絲捲附於碳奈米管中心絲上時，使碳奈米管中心絲與碳奈米管無撚絲可靠地密接。
本發明[9]包括如所述[2]至[7]中任一項所記載的碳奈米管纖維的製造方法，其中於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述碳奈米管中心絲上的步驟中，於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述碳奈米管中心絲上之前，將所述碳奈米管中心絲及所述碳奈米管無撚絲分別重疊於包含高分子材料的膜上，或浸漬於含有高分子 材料的含高分子溶液中後，加以乾燥，或者於所述碳奈米管中心絲及所述碳奈米管無撚絲上分別將溶解有高分子材料的高分子溶液電紡絲(electro-spinning)。
根據此種方法，於將碳奈米管無撚絲捲附於碳奈米管中心絲上之前，於碳奈米管中心絲及碳奈米管無撚絲上分別重疊包含高分子材料的膜，或將高分子溶液電紡絲，或者將碳奈米管中心絲及碳奈米管無撚絲分別浸漬於含高分子溶液中而承載高分子材料。
因此，可對碳奈米管纖維賦予高分子材料的特性，並且可於將碳奈米管無撚絲捲附於碳奈米管中心絲上時，使碳奈米管中心絲與碳奈米管無撚絲可靠地密接。
本發明[10]包括所述[8]或[9]所記載的碳奈米管纖維的製造方法，更包括對捲附有所述碳奈米管無撚絲的所述碳奈米管中心絲進行加熱處理的步驟。
根據此種方法，於對捲附有碳奈米管無撚絲的碳奈米管中心絲進行加熱處理時，碳奈米管中心絲及碳奈米管無撚絲各自所含有的金屬或高分子材料彼此熔融，故可將碳奈米管中心絲及碳奈米管無撚絲各自的碳奈米管與金屬或高分子材料可靠地複合化。
本發明[11]包括如所述[2]至[10]中任一項所記載的碳奈米管纖維的製造方法，其中於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述碳奈米管中心絲上的步驟中，於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所 述碳奈米管中心絲上之前，藉由紫外線(Ultraviolet，UV)處理或電漿處理對所述碳奈米管中心絲及所述碳奈米管無撚絲分別進行表面處理。
根據此種方法，於將碳奈米管無撚絲捲附於碳奈米管中心絲上之前，藉由UV處理或電漿處理對碳奈米管中心絲及碳奈米管無撚絲分別進行表面處理，故可於將碳奈米管無撚絲捲附於碳奈米管中心絲上時，使碳奈米管中心絲與碳奈米管無撚絲可靠地密接。
本發明[12]包括一種碳奈米管纖維的製造裝置，其具備：第1供給部，將多條碳奈米管無撚絲集束，供給沿既定方向延伸的碳奈米管中心絲；回收部，相對於所述第1供給部於所述既定方向上空開間隔而配置，且以將自所述第1供給部供給的所述碳奈米管中心絲回收的方式構成；以及第2供給部，對配置於所述第1供給部與所述回收部之間的所述碳奈米管中心絲供給碳奈米管無撚絲；並且所述第1供給部及所述回收部的任一者能以沿著所述既定方向的軸線為旋轉中心而旋轉。
根據此種構成，第1供給部將多條碳奈米管無撚絲集束，可供給碳奈米管中心絲，第2供給部可對碳奈米管中心絲供給碳奈米管無撚絲。而且，藉由第1供給部及回收部的任一者旋轉，可於碳奈米管中心絲上捲附碳奈米管無撚絲。
因此，可高效率地製造於碳奈米管中心絲上捲附有碳奈米管無撚絲的碳奈米管纖維。
本發明[13]包括一種碳奈米管纖維，其具備：將多條碳奈米管無撚絲集束而成的碳奈米管中心絲，其中所述碳奈米管無撚絲是多根碳奈米管連續地連接而成；以及捲附於所述碳奈米管中心絲上的所述碳奈米管無撚絲。
根據此種構成，於將多條碳奈米管無撚絲集束而成的碳奈米管中心絲上捲附有碳奈米管無撚絲，故可容易地提高碳奈米管纖維的密度，並且可將碳奈米管中心絲配置於中心部，且可將碳奈米管無撚絲配置於碳奈米管中心絲的周圍。
即，可提高碳奈米管纖維的密度，並且能以良好的平衡配置碳奈米管中心絲及碳奈米管無撚絲，故能可靠地提高機械特性。
本發明[14]包括一種碳奈米管複合纖維的製造方法，包括以下步驟：準備沿既定方向延伸的芯材；準備配置於基板上、且相對於所述基板而垂直地配向的多根碳奈米管；自所述基板上的所述多根碳奈米管中，抽出而製備所述多根碳奈米管連續地連接而成的碳奈米管無撚絲；將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述芯材上，製備複合纖維前驅物；以及對所述複合纖維前驅物進行加熱處理。
根據此種方法，對在芯材上捲附有碳奈米管無撚絲的複合纖維前驅物進行加熱處理，故可使芯材與碳奈米管無撚絲複合化。因此，能可靠地提高碳奈米管複合纖維的機械特性。
另外，複合纖維前驅物可利用將碳奈米管無撚絲捲附於 芯材上的簡易方法來製備。而且，於複合纖維前驅物中，將芯材可靠地配置於中心部，將碳奈米管無撚絲配置於芯材的周圍。因此，於碳奈米管複合纖維中，可將芯材可靠地配置於中心部，且可將碳奈米管無撚絲配置於芯材的周圍。結果，可進一步提高碳奈米管複合纖維的機械特性，並且可於碳奈米管複合纖維中獲得芯材及碳奈米管無撚絲的平衡良好的特性。
另外，碳奈米管無撚絲是自相對於基板而垂直地配向的多根碳奈米管中抽出，故於碳奈米管無撚絲中，多根碳奈米管分別以沿著碳奈米管無撚絲的延伸方向的方式配向。
因此，即便於將碳奈米管無撚絲捲附於芯材上的狀態下，亦能可靠地確保碳奈米管的配向性，可使碳奈米管複合纖維可靠地表現出基於碳奈米管無撚絲的特性。
本發明[15]包括如所述[14]所記載的碳奈米管複合纖維的製造方法，其中所述準備多根碳奈米管的步驟包括以下步驟：於基板上配置觸媒層；以及對所述基板供給原料氣體，藉此將所述觸媒層作為起點而使多根碳奈米管成長。
根據此種方法，以配置於基板上的觸媒層為起點而多根碳奈米管成長，故能可靠地準備相對於基板而垂直地配向的多根碳奈米管。
本發明[16]包括如所述[14]或[15]所記載的碳奈米管複合纖維的製造方法，其中所述芯材包含金屬，且於製備所述碳奈米管無撚絲的步驟中，將所述碳奈米管無撚絲浸漬於含有金屬的 含金屬溶液中後，加以乾燥，或者於所述碳奈米管無撚絲上蒸鍍金屬。
根據此種方法，於將碳奈米管無撚絲捲附於芯材上之前，將碳奈米管無撚絲浸漬於含金屬溶液中而承載金屬，或於碳奈米管無撚絲上蒸鍍金屬而形成金屬膜。
因此，可於在包含金屬的芯材上捲附此種碳奈米管無撚絲時，使芯材與碳奈米管無撚絲可靠地密接。進而，於對複合纖維前驅物進行加熱處理時，芯材與碳奈米管所含有的金屬(金屬膜)彼此熔融，故可將芯材與碳奈米管可靠地複合化。
本發明[17]包括如所述[14]或[15]所記載的碳奈米管複合纖維的製造方法，其中所述芯材包含高分子材料，且於製備所述碳奈米管無撚絲的步驟中，將所述碳奈米管無撚絲重疊於包含高分子材料的膜上，或將所述碳奈米管無撚絲浸漬於含有高分子材料的含高分子溶液中後，加以乾燥，或者於所述碳奈米管無撚絲上將溶解有高分子材料的高分子溶液電紡絲。根據此種方法，於將碳奈米管無撚絲捲附於芯材上之前，於碳奈米管無撚絲上重疊包含高分子材料的膜，或將碳奈米管無撚絲浸漬於含高分子溶液中而承載高分子材料，或於碳奈米管無撚絲上將高分子溶液電紡絲。
因此，可於在包含高分子材料的芯材上捲附此種碳奈米管無撚絲時，使芯材與碳奈米管無撚絲可靠地密接。進而，於對複合纖維前驅物進行加熱處理時，芯材與碳奈米管所含有的高分 子材料彼此熔融，故可將芯材與碳奈米管可靠地複合化。
本發明[18]包括一種碳奈米管複合纖維的製造裝置，其具備：送出部，以朝向既定方向送出芯材的方式構成，且能以沿著所述既定方向的軸線為旋轉中心而旋轉；回收部，相對於所述送出部於所述既定方向上空開間隔而配置，以將自所述送出部送出的所述芯材回收的方式構成，且能以沿著所述既定方向的軸線為旋轉中心而旋轉；供給部，對配置於所述送出部與所述回收部之間的所述芯材供給碳奈米管無撚絲；以及加熱部，以對藉由所述送出部及所述回收部分別旋轉而捲附有所述碳奈米管無撚絲的所述芯材進行加熱的方式構成。
根據此種構成，其為簡易的構成，並且可藉由送出部及回收部分別旋轉而於芯材上捲附碳奈米管無撚絲，其後，可藉由加熱部對捲附有碳奈米管無撚絲的芯材進行加熱。
因此，可高效率地製造於芯材上捲附有碳奈米管無撚絲、且芯材與碳奈米管無撚絲複合化的碳奈米管複合纖維。
本發明[19]包括一種碳奈米管複合纖維，其具備沿既定方向延伸的芯材；以及所述多根碳奈米管連續地連接而成、且捲附於所述芯材上的碳奈米管無撚絲。
根據此種構成，將碳奈米管無撚絲捲附於芯材上，故於碳奈米管複合纖維中，可將芯材可靠地配置於中心部，且可將碳奈米管無撚絲配置於芯材的周圍。因此，可提高機械特性，並且可獲得芯材及碳奈米管無撚絲的平衡良好的特性。
本發明的碳奈米管纖維的製造方法為簡易的方法，並且可製造可提高機械特性的碳奈米管纖維。
另外，本發明的碳奈米管複合纖維的製造方法為簡易的方法，並且可製造可提高機械特性、且可獲得芯材及碳奈米管無撚絲的平衡良好的特性的碳奈米管纖維。
另外，本發明的碳奈米管纖維的製造裝置可高效率地製造於碳奈米管中心絲上捲附有碳奈米管無撚絲的碳奈米管纖維。
另外，本發明的碳奈米管複合纖維的製造裝置可高效率地製造於芯材上捲附有碳奈米管無撚絲、且芯材與碳奈米管無撚絲複合化的碳奈米管纖維。
另外，本發明的碳奈米管纖維能可靠地提高機械特性。
另外，本發明的碳奈米管複合纖維可提高機械特性，且可獲得芯材及碳奈米管無撚絲的平衡良好的特性。
1:碳奈米管纖維
2:碳奈米管中心絲
3:碳奈米管無撚絲
4:碳奈米管捲附絲
4A:第1碳奈米管捲附絲
4B:第2碳奈米管捲附絲
5:碳奈米管支撐體
6:第1碳奈米管支撐體
7:第2碳奈米管支撐體
8:基板
9:不鏽鋼基板
10:二氧化矽膜
11:觸媒層
11A:粒狀體
12:碳奈米管
13:碳奈米管集合體
13A:行
13X:既定方向一端部
13Y:抽出方向下游端部
14:碳奈米管片材
20:纖維製造裝置
21:中心絲供給部
22、122:回收部
23:捲附絲供給部
27:集束部
28:支撐板
29:軸部
32:回收軸
33:旋轉部
33A、128A、133A:軸支撐部
33B、128B、133B:連結部
34、129、134:旋轉驅動部
34A、129A、134A:馬達本體
34B、35A、129B、130A、134B、135A:馬達軸
35、130、135:軸驅動部
35B、130B、135B:驅動傳輸帶
36:乾燥部
37:噴霧部
38、138:浸漬部
39、139:輥
40、140:浸漬槽
43:UV裝置
44:電漿裝置
46、146:加壓輥
47、142:蒸鍍部
48、124:加熱部
101:碳奈米管複合纖維
102:芯材
104:複合纖維前驅物
120:複合纖維製造裝置
121:送出部
123:供給部
127:送出軸
128:送出旋轉部
132:回收軸
133:回收旋轉部
143:蒸鍍器
θ1:撚絞角度
θ2、θ4:角
θ3:捲附角
圖1A為用以對本發明的碳奈米管無撚絲的製備步驟的一實施形態加以說明的說明圖，且表示於基板上形成觸媒層的步驟。圖1B表示繼圖1A之後對基板進行加熱，使觸媒層凝聚成多個粒狀體的步驟。圖1C表示繼圖1B之後對多個粒狀體供給原料氣體，使多根碳奈米管成長的步驟。圖1D表示繼圖1C之後抽出多根碳奈米管，製備碳奈米管無撚絲的步驟。
圖2為作為本發明的碳奈米管纖維的製造裝置的第1實施形態的纖維製造裝置的立體圖。
圖3A為圖2所示的纖維製造裝置的概略構成圖。圖3B為圖3A所示的碳奈米管纖維的剖面圖。
圖4為本發明的碳奈米管纖維的製造裝置的第2實施形態的平面圖。
圖5為本發明的碳奈米管纖維的製造裝置的第3實施形態的概略構成圖。
圖6為本發明的碳奈米管纖維的製造裝置的第4實施形態及第8實施形態的概略構成圖。
圖7為本發明的碳奈米管纖維的製造裝置的第5實施形態的概略構成圖。
圖8為本發明的碳奈米管纖維的製造裝置的第6實施形態的概略構成圖。
圖9為本發明的碳奈米管纖維的製造裝置的第7實施形態的概略構成圖。
圖10為本發明的碳奈米管纖維的製造裝置的第9實施形態的立體圖。
圖11為圖10所示的碳奈米管纖維的製造裝置的概略構成圖。
圖12為圖11所示的碳奈米管複合纖維的剖面圖。
圖13為本發明的碳奈米管纖維的製造裝置的另一實施形態(更具備浸漬部的構成)的概略構成圖。
圖14為本發明的碳奈米管纖維的製造裝置的又一實施形態(更具備蒸鍍部的構成)的概略構成圖。
1.第1實施形態
如圖2及圖3A所示，本發明的碳奈米管纖維的製造方法例如包括以下步驟：準備芯材；準備具有碳奈米管集合體13的碳奈米管支撐體5；自碳奈米管集合體13中抽出而製備碳奈米管無撚絲3；以及將碳奈米管無撚絲3捲附於芯材上。
再者，第1實施形態中，對芯材為將多條碳奈米管無撚絲3集束而製備的碳奈米管中心絲2的情形加以詳述。
於第1實施形態中，例如包括以下步驟：準備多個具有碳奈米管集合體13的碳奈米管支撐體5；自碳奈米管集合體13中抽出多條碳奈米管無撚絲3並集束，製備碳奈米管中心絲2；以及自碳奈米管集合體13中抽出碳奈米管無撚絲3，捲附於碳奈米管中心絲2上。
此種製造方法中，首先準備多個碳奈米管支撐體5。
碳奈米管支撐體5具備基板8、及配置於基板8上的碳奈米管集合體13。
基板8具有俯視大致矩形形狀的板狀，具體而言具有既定的厚度，於與厚度方向正交的既定方向上延伸而具有平坦的表面及平坦的背面。
碳奈米管集合體13具備以相對於基板8而正交的方式 配向(垂直地配向)的多根碳奈米管12。
於製備(準備)此種碳奈米管支撐體5時，例如藉由化學氣相成長法(化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，CVD)法)使多根碳奈米管12於基板8上成長。
於該方法中，首先如圖1A所示般準備基板8。
基板8並無特別限定，例如可列舉可用於CVD法的公知的基板，可使用市售品。
基板8具體可列舉矽基板、積層有二氧化矽膜10的不鏽鋼基板9等，較佳可列舉積層有二氧化矽膜10的不鏽鋼基板9。 再者，於圖1A~圖1D及圖2中，示出基板8為積層有二氧化矽膜10的不鏽鋼基板9的情形。
繼而，如圖1A所示，於基板8上、較佳為二氧化矽膜10上形成觸媒層11。
於基板8上形成觸媒層11時，藉由公知的成膜方法於基板8(較佳為二氧化矽膜10)上將金屬觸媒成膜。
金屬觸媒例如可列舉鐵、鈷、鎳等，較佳可列舉鐵。此種金屬觸媒可單獨使用或併用兩種以上。
成膜方法例如可列舉真空蒸鍍及濺鍍，較佳可列舉真空蒸鍍。
藉此於基板8上配置觸媒層11。
再者，於基板8為積層有二氧化矽膜10的不鏽鋼基板9的情形時，例如亦可如日本專利特開2014-94856號公報所記載 般，藉由以下方式同時形成二氧化矽膜10及觸媒層11：將二氧化矽前驅物溶液與金屬觸媒前驅物溶液混合，將所得的混合溶液塗佈於不鏽鋼基板9上後，使該混合液發生相分離，繼而加以乾燥。
繼而，如圖1B所示，將配置有觸媒層11的基板8加熱至例如700℃以上且900℃以下。藉此，觸媒層11凝聚，成為多個粒狀體11A。
而且，如圖1C所示，對經加熱的基板8供給原料氣體。
原料氣體包含碳數1~4的烴氣體(低級烴氣體)。
碳數1~4的烴氣體例如可列舉甲烷氣體、乙烷氣體、丙烷氣體、丁烷氣體、乙烯氣體、乙炔氣體等，較佳可列舉乙炔氣體。
另外，原料氣體視需要亦可包含氫氣、惰性氣體(例如氦氣、氬氣等)、水蒸氣等。
於原料氣體包含氫氣、惰性氣體的情形時，原料氣體中的烴氣體的濃度例如為1體積%以上，較佳為30體積%以上，且例如為90體積%以下，較佳為50體積%以下。
原料氣體的供給時間例如為1分鐘以上，較佳為5分鐘以上，且例如為60分鐘以下，較佳為30分鐘以下。
藉此，將多個粒狀體11A分別作為起點，多根碳奈米管12成長。再者，圖1C中為方便起見，以自一個粒狀體11A成長一根碳奈米管12的方式記載，但不限定於此，亦可自一個粒狀體11A成長多根碳奈米管12。
此種多根碳奈米管12分別於基板8上以彼此大致成平行的方式於基板8的厚度方向上延伸。即，多根碳奈米管12是以相對於基板8而正交的方式配向(垂直地配向)。
多根碳奈米管12分別可為單層碳奈米管、二層碳奈米管及多層碳奈米管的任一種，較佳為多層碳奈米管。該些碳奈米管12可單獨使用或併用兩種以上。
多根碳奈米管12各自的平均外徑例如為1nm以上，較佳為5nm以上，且例如為100nm以下，較佳為50nm以下，進而佳為20nm以下。
另外，多根碳奈米管12各自的平均長度(平均軸線方向尺寸)例如為1μm以上，較佳為100μm以上，進而佳為200μm以上，且例如為1000μm以下，較佳為500μm以下，進而佳為400μm以下。再者，碳奈米管12的平均外徑及平均長度例如是藉由拉曼光譜分析、電子顯微鏡觀察等公知的方法來測定。
藉此於基板8上形成具備多根碳奈米管12的碳奈米管集合體13。
如圖2所示，此種碳奈米管集合體13於與行13A的延伸方向正交的方向上具備多個行13A，該行13A是將多根碳奈米管12以直線排列的方式配置而成。藉此，碳奈米管集合體13形成為大致片材形狀。
於碳奈米管集合體13中，多根碳奈米管12的體積密度例如為10mg/cm3以上，較佳為20mg/cm3以上，且例如為60 mg/cm3以下，較佳為50mg/cm3以下。再者，碳奈米管12的體積密度例如是根據每單位面積的質量(基重：單位mg/cm2)及碳奈米管的長度(藉由掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy，SEM)(日本電子公司製造)或非接觸膜厚計(基恩斯(Keyence)公司製造)進行測定)而算出。
而且，準備多個此種具備基板8及碳奈米管集合體13的碳奈米管支撐體5。即，準備多個碳奈米管集合體13。
更具體而言，多個碳奈米管支撐體5包括第1碳奈米管支撐體6及第2碳奈米管支撐體7。
第1碳奈米管支撐體6供抽出用以製備碳奈米管中心絲2的多條碳奈米管無撚絲3。第1碳奈米管支撐體6可為一個亦可為多個，較佳為一個。
第2碳奈米管支撐體7供抽出用以捲附於碳奈米管中心絲2上的碳奈米管無撚絲3。第2碳奈米管支撐體7可為一個亦可為多個，較佳為多個。
再者，圖2中示出第1碳奈米管支撐體6為一個、第2碳奈米管支撐體7為兩個的態樣。
繼而如圖1D所示，自第1碳奈米管支撐體6的碳奈米管集合體13中抽出多條碳奈米管無撚絲3。
於自碳奈米管集合體13中抽出碳奈米管無撚絲3時，例如藉由未圖示的抽出工具，於碳奈米管集合體13中將一部分碳奈米管12於與基板8的厚度方向交叉的方向、較佳為行13A延伸 的方向上抽拉。
於是，經抽拉的碳奈米管12自對應的粒狀體11A中被抽出。此時，對於與被抽出的碳奈米管12鄰接的碳奈米管12而言，藉由與被抽出的碳奈米管12的摩擦力及凡得瓦力(Van der Waals force)等，該碳奈米管12的一端(上端或下端)附著於被抽出的碳奈米管12的一端(上端或下端)，自對應的粒狀體11A中被抽出。
藉此，將多根碳奈米管12依次連續地自碳奈米管集合體13中抽出，形成多根碳奈米管12連續地連接而成的碳奈米管無撚絲3。
更詳細而言，於碳奈米管無撚絲3中，對於連續的碳奈米管12而言，該些碳奈米管12的下端彼此或上端彼此附著。
另外，如圖2所示，碳奈米管集合體13具備多個包含多根碳奈米管12的行13A，故可自第1碳奈米管支撐體6的碳奈米管集合體13中一起抽出多條碳奈米管無撚絲3。於該情形時，將多個行13A的碳奈米管12同時抽出(參照圖2的放大圖)。藉此，將多條碳奈米管無撚絲3自第1碳奈米管支撐體6的碳奈米管集合體13中一起抽出。
碳奈米管無撚絲3的抽出速度例如為10mm/分鐘以上，較佳為30mm/分鐘以上，且例如為100mm/分鐘以下，較佳為70mm/分鐘以下。
藉由以上操作，自第1碳奈米管支撐體6的碳奈米管集 合體13中抽出多條碳奈米管無撚絲3。
多條碳奈米管無撚絲3分別為未經撚合的無撚絲，且具有絲形狀(線形狀)。即，碳奈米管無撚絲3的撚絞角度為大致0°。而且，多根碳奈米管12各自於碳奈米管無撚絲3中以直線狀連續，且以沿著碳奈米管無撚絲3的延伸方向的方式而配向。
多條碳奈米管無撚絲3各自的直徑(包含多條碳奈米管無撚絲3的碳奈米管片材的厚度)例如為30nm以上，較佳為60nm以上，且例如為100nm以下，較佳為80nm以下。
繼而，將多條碳奈米管無撚絲3集束而製備碳奈米管中心絲2。
將多條碳奈米管無撚絲3集束的方法並無特別限制，例如可列舉：使多條碳奈米管無撚絲3於具有孔部的模具中通過的方法(例如日本專利特開2014-169521號公報中記載的方法等)；藉由多根輥來夾持多條碳奈米管無撚絲3的方法(例如日本專利特開2011-208296號公報中記載的方法等)；以及使多條碳奈米管無撚絲3於空開少許的間隔而配置的一對軸部之間通過的方法等。
此種方法中，較佳可列舉使多條碳奈米管無撚絲3於空開少許的間隔而配置的一對軸部29之間通過的方法。
雖將於下文中詳述，但一對軸部29分別於與碳奈米管無撚絲3的延伸方向正交的方向上延伸，且以能以軸線為中心而旋轉的方式構成。
而且，將多條碳奈米管無撚絲3集束，藉此製備(準備) 沿既定方向延伸的碳奈米管中心絲2(芯材)。
即，準備芯材的步驟包括以下步驟：準備配置於基板8上的碳奈米管集合體13(第1碳奈米管支撐體6)；以及自碳奈米管集合體13中抽出多條碳奈米管無撚絲3後，將多條碳奈米管無撚絲3集束而製備碳奈米管中心絲2。
碳奈米管中心絲2亦可為未將多條碳奈米管無撚絲3撚合的無撚絲，但較佳為將多條碳奈米管無撚絲3撚合而成的撚絲。
於碳奈米管中心絲2為撚絲的情形時，如圖3A所示，碳奈米管中心絲2的撚絞角度θ1例如為40°以上且85°以下，較佳為50°以上且75°以下。
碳奈米管中心絲2的直徑例如為5μm以上，較佳為10μm以上，且例如為50μm以下，較佳為45μm以下，進而佳為30μm以下。
若碳奈米管中心絲2的直徑為所述下限以上，則能可靠地確保碳奈米管中心絲2的機械強度，若碳奈米管中心絲2的直徑為所述上限以下，則能可靠地提高碳奈米管中心絲2的密度(即，降低碳奈米管中心絲2的空隙率)。
更具體而言，碳奈米管中心絲2的體積密度例如為0.6g/cm3以上，較佳為0.8g/cm3以上，且例如為2.0g/cm3以下。再者，於碳奈米管中心絲2為撚絲的情形時，碳奈米管中心絲2的體積密度例如超過0.6g/cm3。
繼而，與上文所述同樣地自第2碳奈米管支撐體7的碳 奈米管集合體13中抽出碳奈米管無撚絲3。
另外，較佳為自第2碳奈米管支撐體7的碳奈米管集合體13中將多條碳奈米管無撚絲3一起抽出。於該情形時，將多個行13A的碳奈米管12同時且平行地抽出(參照圖2的放大圖)。藉此，將多條碳奈米管無撚絲3於與碳奈米管無撚絲3的延伸方向交叉的方向上並排配置。如此般並排配置的多條碳奈米管無撚絲3具有大致片材形狀，構成為碳奈米管片材14。
另外，於第1實施形態中，自多個第2碳奈米管支撐體7各自的碳奈米管集合體13中抽出多條碳奈米管無撚絲3(碳奈米管片材14)。
再者，以下將自第2碳奈米管支撐體7中抽出的碳奈米管無撚絲3稱為碳奈米管捲附絲4。
繼而，將碳奈米管捲附絲4(碳奈米管片材14)捲附於碳奈米管中心絲2(芯材)的周面上。
於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上時，例如將碳奈米管捲附絲4的一端部固定於碳奈米管中心絲2(或已捲附於碳奈米管中心絲2周圍的碳奈米管無撚絲3)上後，使碳奈米管中心絲2以碳奈米管中心絲2的軸線為中心而旋轉。
再者，如圖3A所示，碳奈米管中心絲2朝向一側延伸的方向、與碳奈米管捲附絲4朝向一側延伸的方向所成的角θ2為銳角，且該角的角度例如為5°以上且50°以下，較佳為15°以上且40°以下。
另外，碳奈米管捲附絲4較佳為對碳奈米管中心絲2以螺旋狀捲附。於此種情形時，將碳奈米管捲附絲4的一端部(碳奈米管12的一端)固定於碳奈米管中心絲2上後，使碳奈米管中心絲2以碳奈米管中心絲2的軸線為中心而旋轉，並且朝向既定方向的一側移動。
另外，於碳奈米管中心絲2為撚絲的情形時，碳奈米管捲附絲4較佳為以沿著碳奈米管中心絲2的撚絞方向的方式對碳奈米管中心絲2以螺旋狀捲附。
於該情形時，碳奈米管捲附絲4的一端部是以捲附角θ3(角θ2的餘角)的角度與碳奈米管中心絲2的撚絞角度θ1大致相同的方式固定於碳奈米管中心絲2上。更具體而言，相對於碳奈米管中心絲2的撚絞角度θ1，碳奈米管捲附絲4的捲附角θ3例如為±5°以內，較佳為±3°以內。
藉此，將碳奈米管捲附絲4於碳奈米管中心絲2的周面上捲附至少一周、較佳為多周。
於將碳奈米管捲附絲4於碳奈米管中心絲2的周面上捲附多周的情形時，於碳奈米管中心絲2的周圍，如圖3B所示，遍及碳奈米管中心絲2的全周而將碳奈米管捲附絲4積層多層。
碳奈米管捲附絲4的積層數例如為20層以上，較佳為50層以上，進而佳為80層以上，且例如為200層以下，較佳為150層以下，更佳為120層以下。
藉由以上操作而製備碳奈米管纖維1，該碳奈米管纖維 1具備將多條碳奈米管無撚絲3集束而成的碳奈米管中心絲2、及捲附於碳奈米管中心絲2上的碳奈米管捲附絲4。
於碳奈米管纖維1中，將碳奈米管中心絲2配置於碳奈米管纖維1的大致中央，且遍及碳奈米管中心絲2的全周而於碳奈米管中心絲2的周面上將碳奈米管捲附絲4以大致一定的厚度(徑向尺寸)積層。
此種碳奈米管纖維1的直徑例如為2μm以上，較佳為5μm以上，進而佳為10μm以上，且例如為70μm以下，較佳為60μm以下，進而佳為40μm以下，尤佳為20μm以下。
若碳奈米管纖維1的直徑為所述下限以上，則能可靠地確保碳奈米管纖維1的機械強度，若碳奈米管纖維1的直徑為所述上限以下，則能可靠地提高碳奈米管纖維1的密度。
更具體而言，碳奈米管纖維1的體積密度例如為0.6g/cm3以上，較佳為0.8g/cm3以上，且例如為2.0g/cm3以下。再者，於碳奈米管中心絲2為撚絲的情形時，碳奈米管纖維1的體積密度例如超過0.6g/cm3。
此種碳奈米管纖維1的斷裂強度例如為200mN以上，較佳為300mN以上，且例如為800mN以下，較佳為700mN以下。
再者，碳奈米管纖維1的斷裂強度是藉由單軸拉伸強度試驗機來測定。
此種碳奈米管纖維1例如可用於使用碳纖維的織物(片 材)、電氣設備(例如馬達(motor)、變壓器(trans)、感測器(sensor)等)的導電線材等各種產業製品。
如圖2所示，此種碳奈米管纖維的製造方法例如是藉由作為碳奈米管纖維的製造裝置的一例的纖維製造裝置20而連續地實施。
纖維製造裝置20具備作為第1供給部的一例的中心絲供給部21、回收部22、及作為第2供給部的一例的捲附絲供給部23。
中心絲供給部21是以朝向既定方向的一側送出碳奈米管中心絲2的方式構成，具備第1碳奈米管支撐體6、未圖示的抽出工具及集束部27。
如上文所述，第1碳奈米管支撐體6具備基板8及碳奈米管集合體13。
而且，第1碳奈米管支撐體6是以碳奈米管集合體13的行13A的延伸方向沿著既定方向的方式配置。
另外，第1碳奈米管支撐體6的碳奈米管集合體13於俯視時具有大致矩形形狀。而且，於多個行13A各自中，將位於既定方向的一側最端部的碳奈米管12於與既定方向正交的寬度方向上直線排列，構成碳奈米管集合體13的既定方向一端部13X。
集束部27是相對於第1碳奈米管支撐體6於既定方向的一側空開間隔而配置。集束部27具備支撐板28及一對軸部29。
支撐板28具有沿寬度方向延伸的俯視大致矩形形狀的 板狀。
一對軸部29是於支撐板28的上表面的大致中央部分彼此空開少許的間隔而配置。一對軸部29分別具有沿垂直方向延伸的大致圓柱形狀，以可繞軸芯而相對旋轉的方式支撐於支撐板28上。
回收部22是以將自中心絲供給部21送出的碳奈米管中心絲2回收的方式構成，且相對於中心絲供給部21於既定方向的一側空開間隔而配置。回收部22具備旋轉部33、回收軸32、軸驅動部35及旋轉驅動部34。
旋轉部33具有朝向既定方向的另一側開放的俯視大致「U」字狀，一體地具有一對軸支撐部33A與連結部33B。
一對軸支撐部33A是於寬度方向上彼此空開間隔而配置。一對軸支撐部33A分別具有沿既定方向延伸的大致板形狀。
連結部33B是架設於一對軸支撐部33A的既定方向的一端部之間。連結部33B具有沿寬度方向延伸的大致板形狀。
回收軸32是配置於一對軸支撐部33A的既定方向的另一端部之間。回收軸32具有沿寬度方向延伸的大致圓柱形狀，其兩端部分別以可旋轉的方式支撐於對應的軸支撐部33A上。
軸驅動部35是以藉由自外部供給電力而對回收軸32供給驅動力的方式構成。軸驅動部35於寬度方向上配置於一對軸支撐部33A之間，於既定方向上配置於回收軸32與連結部33B之間。
軸驅動部35具備馬達軸35A及驅動傳輸帶35B。
馬達軸35A是以可旋轉的方式支撐於一對軸支撐部33A中的一個軸支撐部33A上，藉由自未圖示的馬達本體輸入驅動力而旋轉。
驅動傳輸帶35B為公知的環形帶，且架設於馬達軸35A的寬度方向一端部、與回收軸32的寬度方向一端部上。
旋轉驅動部34是以藉由自外部供給電力而對旋轉部33供給驅動力的方式構成。旋轉驅動部34是相對於旋轉部33而配置於既定方向的一側。
旋轉驅動部34例如包含公知的馬達，具備馬達本體34A、及以可旋轉的方式支撐於馬達本體34A上的馬達軸34B。而且，馬達軸34B的既定方向另一端部固定於旋轉部33的連結部33B的寬度方向中央。藉此，旋轉部33能以馬達軸34B、即沿著既定方向的軸線為旋轉中心而旋轉。
雖將於下文中詳述，但捲附絲供給部23是以對配置於中心絲供給部21與回收部22之間的碳奈米管中心絲2供給碳奈米管無撚絲3(碳奈米管捲附絲4)的方式構成。
捲附絲供給部23具備第2碳奈米管支撐體7、及未圖示的抽出工具。
第2碳奈米管支撐體7於集束部27與回收部22之間配置有多個，具體而言為兩個第2碳奈米管支撐體7。
如上文所述，多個第2碳奈米管支撐體7分別具備基板8及碳奈米管集合體13。
而且，多個第2碳奈米管支撐體7分別是以碳奈米管集合體13的行13A的延伸方向與既定方向及寬度方向此兩方向交叉的方式配置。另外，多個第2碳奈米管支撐體7是以碳奈米管集合體13的行13A的延伸方向彼此大致成平行的方式於既定方向上空開間隔而配置。
另外，第2碳奈米管支撐體7的碳奈米管集合體13於俯視時具有大致矩形形狀。而且，於多個行13A各自中，將位於最靠近碳奈米管中心絲2側的碳奈米管12於與行13A的延伸方向正交的方向上直線排列，構成碳奈米管集合體13的抽出方向下游端部13Y。
此種纖維製造裝置20中，藉由未圖示的抽出工具自第1碳奈米管支撐體6的碳奈米管集合體13中抽出多條碳奈米管無撚絲3。
更詳細而言，藉由未圖示的抽出工具將碳奈米管集合體13的既定方向一端部13X一起保持，朝向既定方向的一側抽拉。
於是，於多個行13A各自中，將多根碳奈米管12以連續的方式抽出，形成多條碳奈米管無撚絲3。
繼而，使多條碳奈米管無撚絲3於一對軸部29之間通過。此時，一對軸部29分別藉由與多條碳奈米管無撚絲3摩擦而從動旋轉。
藉此，將多條碳奈米管無撚絲3集束而製備一條碳奈米管中心絲2。
然後，進一步將碳奈米管中心絲2朝向既定方向的一側抽出，以使其相對於捲附絲供給部23而於寬度方向的一側通過，將碳奈米管中心絲2的既定方向一端部固定於回收部22的回收軸32上。藉此，自中心絲供給部21至回收部22架設碳奈米管中心絲2。
再者，於該狀態下，碳奈米管中心絲2為未將多條碳奈米管無撚絲3撚合的無撚絲。
繼而，藉由未圖示的抽出工具，自多個第2碳奈米管支撐體7各自的碳奈米管集合體13中抽出多條碳奈米管捲附絲4(多條碳奈米管無撚絲3)。
更詳細而言，藉由未圖示的抽出工具將碳奈米管集合體13的抽出方向下游端部13Y一起保持，朝向碳奈米管中心絲2抽拉。
於是，於多個行13A各自中，將多根碳奈米管12以連續的方式抽出，形成多條碳奈米管捲附絲4。此時，多條碳奈米管捲附絲4是於與抽出方向正交的方向上並排配置，成為大致片材形狀，構成碳奈米管片材14。
然後，將多條碳奈米管捲附絲4各自的一端部(碳奈米管片材14的一端部)固定於配置在集束部27與回收部22之間的碳奈米管中心絲2上。
繼而，對回收部22的旋轉驅動部34供給電力，並且對軸驅動部35供給電力。
於是，自既定方向的一側觀察，旋轉驅動部34的馬達軸34B沿順時針方向旋轉，伴隨於此，自既定方向的一側觀察，旋轉部33沿順時針方向旋轉。另外，自寬度方向的另一側觀察，軸驅動部35的馬達軸35A沿順時針方向旋轉，伴隨於此，自寬度方向的另一側觀察，回收軸32沿順時針方向旋轉。
藉此，自既定方向的一側觀察，碳奈米管中心絲2沿順時針方向旋轉而經撚合，並且被捲取至回收軸32上。
更詳細而言，自第1碳奈米管支撐體6的碳奈米管集合體13中將多條碳奈米管無撚絲3連續抽出，並於集束部27中集束，藉此自中心絲供給部21送出碳奈米管中心絲2，該碳奈米管中心絲2一面旋轉一面朝向既定方向的一側移動後，被捲取至回收軸32上。即，碳奈米管中心絲2一面旋轉，一面自中心絲供給部21向回收部22連續移動。
此時，碳奈米管中心絲2的旋轉速度(周速)例如為0.1m/min以上，較佳為0.5m/min以上，且例如為10m/min以下，較佳為6.0m/min以下，進而佳為3.0m/min以下。
另外，碳奈米管中心絲2的移動速度例如為0.1m/min以上，較佳為0.5m/min以上，且例如為10m/min以下，較佳為6.0m/min以下，進而佳為3.0m/min以下。
而且，伴隨著碳奈米管中心絲2的旋轉及移動，一端部被固定於碳奈米管中心絲2上的碳奈米管捲附絲4以沿著碳奈米管中心絲2的撚絞方向的方式，以螺旋狀捲附於碳奈米管中心絲2 的周圍。藉此，自第2碳奈米管支撐體7的碳奈米管集合體13中進一步抽出多條碳奈米管捲附絲4，該多條碳奈米管捲附絲4被連續地供給於碳奈米管中心絲2並依次捲附。此時，多條碳奈米管捲附絲4的捲繞方向彼此相同。
藉此，製備於碳奈米管中心絲2的周圍積層有多層碳奈米管捲附絲4的碳奈米管纖維1。
其後，藉由回收軸32的旋轉將碳奈米管纖維1捲取至回收軸32上。
藉由以上操作，完成利用纖維製造裝置20的碳奈米管纖維1的製造。
此種第1實施形態中，如圖2所示，將多條碳奈米管無撚絲3集束而製備碳奈米管中心絲2後，於該碳奈米管中心絲2上捲附碳奈米管捲附絲4(碳奈米管無撚絲3)。因此，其為簡易的方法，並且可容易地提高碳奈米管纖維1的密度。
另外，如圖3B所示，於碳奈米管纖維1中，將碳奈米管中心絲2可靠地配置於中心部，將碳奈米管捲附絲4配置於碳奈米管中心絲2的周圍。因此，於碳奈米管纖維1中，能以良好的平衡配置碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4。
即，可提高碳奈米管纖維1的密度，並且能以良好的平衡配置碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4，故能可靠地提高碳奈米管纖維1的機械特性。
另外，如圖3A所示，碳奈米管中心絲2是以撚絲的方 式製備。因此，能可靠地提高碳奈米管中心絲2的密度，而且能可靠地提高碳奈米管纖維1的密度。
另外，如圖3A所示，碳奈米管捲附絲4是以沿著碳奈米管中心絲2的撚絞方向的方式捲附於碳奈米管中心絲2上。因此，可使構成碳奈米管中心絲2的碳奈米管無撚絲3的撚絞方向、與碳奈米管捲附絲4的捲附方向一致。
因此，可於碳奈米管纖維1中更可靠地確保碳奈米管12的配向性。
另外，如圖1D所示，碳奈米管無撚絲3是自相對於基板8而垂直地配向的多根碳奈米管12中抽出，故於碳奈米管無撚絲3中，多根碳奈米管12分別以沿著碳奈米管無撚絲3的延伸方向的方式配向。
因此，如圖3B所示，可於將多條碳奈米管無撚絲3集束而成的碳奈米管中心絲2、及碳奈米管捲附絲4中，分別可靠地確保碳奈米管12的配向性，從而可於碳奈米管纖維1中可靠地確保碳奈米管12的配向性。
另外，如圖1C所示，準備多個碳奈米管集合體13的步驟中，對配置有觸媒層11的基板8供給原料氣體，藉此將觸媒層11作為起點而多根碳奈米管12成長。
因此，可使多根碳奈米管12可靠地相對於基板8而垂直地配向，能可靠地準備碳奈米管集合體13。
另外，於纖維製造裝置20中，如圖2所示，中心絲供 給部21將多條碳奈米管無撚絲3集束，可供給碳奈米管中心絲2，捲附絲供給部23可將碳奈米管捲附絲4供給於碳奈米管中心絲2。而且，藉由回收部22旋轉，可於碳奈米管中心絲2上捲附碳奈米管捲附絲4。
因此，可高效率地製造於碳奈米管中心絲2上捲附有碳奈米管捲附絲4的碳奈米管纖維1。
另外，於在碳奈米管中心絲2上捲附碳奈米管捲附絲4的步驟中，捲附絲供給部23的回收軸32以沿著寬度方向的軸線為中心而旋轉，並且旋轉部33以沿著既定方向的軸線為中心而旋轉。
藉此，將碳奈米管中心絲2撚合，並且將碳奈米管捲附絲4以螺旋狀捲附於碳奈米管中心絲2上。
即，可同時實施碳奈米管中心絲2的撚合、與碳奈米管捲附絲4的捲附。因此，可提高碳奈米管纖維1的生產效率。
再者，於第1實施形態的纖維製造裝置20中，捲附絲供給部23的旋轉部33以沿著既定方向的軸線為中心而旋轉，但不限定於此，亦能以中心絲供給部21的第1碳奈米管支撐體6以沿著既定方向的軸線為中心而旋轉的方式構成。
藉此亦可發揮與第1實施形態相同的作用效果。
2.第2實施形態
繼而，參照圖4對本發明的碳奈米管纖維的製造方法的第2實施形態加以說明。再者，於第2實施形態中，對與所述第1實 施形態相同的構件標註相同的符號，省略其說明。
於第1實施形態中，如圖2所示，將多條碳奈米管捲附絲4以相對於碳奈米管中心絲2而捲繞方向彼此相同的方式以螺旋狀捲附，但不限定於此。
於第2實施形態中，如圖4所示，將多條碳奈米管捲附絲4中至少兩條碳奈米管捲附絲4以相對於碳奈米管中心絲2而捲繞方向互不相同的方式以螺旋狀捲附。
於此種情形時，例如於纖維製造裝置20的捲附絲供給部23中，多個(兩個)第2碳奈米管支撐體7是以碳奈米管集合體13的行13A的延伸方向彼此交叉的方式於既定方向上空開間隔而配置。
更具體而言，兩個第2碳奈米管支撐體7中，既定方向的另一側的第2碳奈米管支撐體7是以如下方式配置：隨著自寬度方向的另一側朝向一側，行13A的延伸方向自既定方向的另一側朝向一側傾斜。另外，既定方向的一側的第2碳奈米管支撐體7是以如下方式配置：隨著自寬度方向的另一側朝向一側，行13A的延伸方向自既定方向的一側朝向另一側傾斜。
而且，於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上的步驟中，自既定方向的另一側的第2碳奈米管支撐體7的碳奈米管集合體13中抽出的第1碳奈米管捲附絲4A是以相對於碳奈米管中心絲2而成為向左捲繞(S捲繞)的方式以螺旋狀捲附。
再者，碳奈米管中心絲2朝向一側延伸的方向、與第1 的碳奈米管捲附絲4A朝向一側延伸的方向所成的角θ2為銳角，且角θ2的角度例如為20°以上且80°以下。
另外，自既定方向的一側的第2碳奈米管支撐體7的碳奈米管集合體13中抽出的第2碳奈米管捲附絲4B是以相對於捲附有第1碳奈米管捲附絲4A的碳奈米管中心絲2而成為向右捲繞(Z捲繞)的方式以螺旋狀捲附。
再者，碳奈米管中心絲2朝向一側延伸的方向、與第2碳奈米管捲附絲4B朝向一側延伸的方向所成的角θ4為鈍角，且角θ4的角度例如為110°以上且170°以下。
於此種第2實施形態中，第1碳奈米管捲附絲4A及第2碳奈米管捲附絲4B是以捲繞方向互不相同的方式捲附於碳奈米管中心絲2上。
因此，可於碳奈米管纖維1中，使第1碳奈米管捲附絲4A的碳奈米管12、與第2碳奈米管捲附絲4B的碳奈米管12沿互不相同的方向配向。結果，可適當調整碳奈米管纖維1的電氣特性。
藉由此種第2實施形態亦可獲得與第1實施形態相同的作用效果。
3.第3實施形態
繼而，參照圖5對本發明的碳奈米管纖維的製造方法的第3實施形態加以說明。再者，於第3實施形態中，對與所述第1實施形態及第2實施形態相同的構件標註相同的符號，省略其說明。
於第3實施形態中，為了使多條碳奈米管無撚絲3凝聚，於在碳奈米管中心絲2上捲附碳奈米管捲附絲4之前，使揮發性有機溶劑附著。
揮發性有機溶劑為沸點(於1atm下)低於100℃的有機溶劑，且例如可列舉醇類(例如甲醇(沸點：64.7℃)、乙醇(沸點：78.4℃)、丙醇(沸點：98℃)等)、酮類(例如丙酮(沸點：56.5℃)等)、醚類(例如二乙醚(沸點：35℃)、四氫呋喃(沸點：66℃)等)、烷基酯類(例如乙酸乙酯(沸點：77.1℃)等)、鹵化脂肪族烴類(例如氯仿(沸點：61.2℃)、二氯甲烷(沸點：40℃)等)等。
此種揮發性有機溶劑中，較佳可列舉沸點(於1atm下)為80℃以下的有機溶劑，進而佳可列舉醇類，尤佳可列舉乙醇。
此種揮發性有機溶劑可單獨使用或併用兩種以上。
而且，為了使揮發性有機溶劑附著於碳奈米管中心絲2上，例如向碳奈米管中心絲2以霧狀噴附揮發性有機溶劑。
於此種情形時，纖維製造裝置20的中心絲供給部21具備噴霧部37。
噴霧部37是於集束部27與捲附絲供給部23之間相對於碳奈米管中心絲2空開間隔而配置。
噴霧部37於內部蓄留有揮發性有機溶劑，且以可向碳奈米管中心絲2噴霧揮發性有機溶劑的方式構成。
藉此，對於自中心絲供給部21供給的碳奈米管中心絲 2，於捲附碳奈米管捲附絲4之前，藉由噴霧部37而使揮發性有機溶劑附著。
另外，纖維製造裝置20視需要具備乾燥部36。
乾燥部36是配置於捲附絲供給部23與回收部22之間。乾燥部36為公知的乾燥裝置，且是以捲附有碳奈米管捲附絲4的碳奈米管中心絲2(碳奈米管纖維1)於內部通過的方式構成。
因此，碳奈米管中心絲2附著有揮發性有機溶劑，繼而捲附有碳奈米管捲附絲4後，通過乾燥部36而經乾燥。
藉由該些操作，揮發性有機溶劑氣化，碳奈米管中心絲2的多條碳奈米管無撚絲3、及捲附於碳奈米管中心絲2上的碳奈米管捲附絲4(碳奈米管無撚絲3)分別彼此凝聚。
因此，可進一步提高碳奈米管纖維1的密度。更具體而言，碳奈米管纖維1的體積密度例如為0.6g/cm3以上，較佳為0.8g/cm3以上，且例如為2.0g/cm3以下。
結果，能夠更可靠地提高碳奈米管纖維1的機械特性。
藉由此種第3實施形態亦可發揮與第1實施形態相同的作用效果。
4.第4實施形態
繼而，參照圖6對本發明的碳奈米管纖維的製造方法的第4實施形態加以說明。再者，第4實施形態中，對與所述第1實施形態~第3實施形態相同的構件標註相同的符號，省略其說明。
於第4實施形態中，將碳奈米管捲附絲4於捲附於碳奈 米管中心絲2上之前，浸漬於所述揮發性有機溶劑中。
於此種情形時，纖維製造裝置20的捲附絲供給部23具備浸漬部38。
浸漬部38與多個第2碳奈米管支撐體7分別逐一對應，配置於第2碳奈米管支撐體7與碳奈米管中心絲2之間。
浸漬部38分別具備浸漬槽40及多根輥39。
浸漬槽40具有向上方開放的大致箱形狀，於其內部蓄留有揮發性有機溶劑。
多根輥39分別以將碳奈米管捲附絲4浸漬於浸漬槽40內的揮發性有機溶劑中的方式而適當配置於既定的位置。
藉此，將自第2碳奈米管支撐體7的碳奈米管集合體13中抽出的碳奈米管捲附絲4浸漬於浸漬槽40內的揮發性有機溶劑中後，捲附於碳奈米管中心絲2上。
其後，捲附有碳奈米管捲附絲4的碳奈米管中心絲2視需要於通過乾燥部36時經乾燥。
因此，可進一步提高碳奈米管纖維1的密度，從而能更可靠地提高碳奈米管纖維1的機械特性。
藉由此種第4實施形態亦可發揮與第1實施形態相同的作用效果。
5.第5實施形態
繼而，參照圖7對本發明的碳奈米管纖維的製造方法的第5實施形態加以說明。再者，於第5實施形態中，對與所述第1實 施形態~第4實施形態相同的構件標註相同的符號，省略其說明。
於第5實施形態中，於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上之前，對碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4分別進行表面處理。
表面處理可列舉UV處理或電漿處理。再者，表面處理較佳為於真空下或惰性氣體環境下實施。
例如於藉由UV處理來實施表面處理的情形時，纖維製造裝置20的中心絲供給部21及捲附絲供給部23分別具備UV裝置43。
中心絲供給部21的UV裝置43是配置於集束部27與捲附絲供給部23之間，且以碳奈米管中心絲2於內部通過的方式構成。
UV裝置43並無特別限制，可列舉可用於表面處理的公知的UV照射裝置。
捲附絲供給部23的UV裝置43與多個第2碳奈米管支撐體7分別逐一對應，且配置於第2碳奈米管支撐體7與碳奈米管中心絲2之間。另外，捲附絲供給部23的UV裝置43是以碳奈米管捲附絲4於內部通過的方式構成。
而且，於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上之前，藉由UV裝置43對碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4分別進行表面處理。
因此，碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4各自的表 面經改質，該些絲的密接性提高。
另外，於藉由電漿處理來實施表面處理的情形時，纖維製造裝置20的中心絲供給部21及捲附絲供給部23分別具備電漿裝置44代替UV裝置43。
電漿裝置44並無特別限制，可列舉可用於表面處理的公知的電漿產生裝置。
藉由此種第5實施形態亦可發揮與第1實施形態相同的作用效果。
6.第6實施形態
繼而，參照圖8對本發明的碳奈米管纖維的製造方法的第6實施形態加以說明。再者，於第6實施形態中，對與所述第1實施形態~第5實施形態相同的構件標註相同的符號，省略其說明。
於第6實施形態中，於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上而製備碳奈米管纖維1後，對碳奈米管纖維1進行壓製。
於此種情形時，纖維製造裝置20具備一對加壓輥46。
一對加壓輥46是於既定方向上配置於捲附絲供給部23與回收部22之間。一對加壓輥46分別沿寬度方向延伸。而且，一對加壓輥46以夾持碳奈米管纖維1的方式，於與既定方向及寬度方向此兩方向交叉的方向上彼此相向。
藉此，於碳奈米管中心絲2上捲附有碳奈米管捲附絲4的碳奈米管纖維1於在一對加壓輥46之間通過時受到壓製。
因此，碳奈米管中心絲2與碳奈米管捲附絲4進一步密接，並且於碳奈米管中心絲2中的碳奈米管無撚絲3及碳奈米管捲附絲4各自中，多根碳奈米管12彼此凝聚。
結果，能可靠地進一步提高碳奈米管纖維1的機械特性。
另外，藉由此種第6實施形態亦可發揮與第1實施形態相同的作用效果。
7.第7實施形態
繼而，參照圖6及圖9對本發明的碳奈米管纖維的製造方法的第7實施形態加以說明。再者，於第7實施形態中，對與所述第1實施形態~第6實施形態相同的構件標註相同的符號，省略其說明。
於第7實施形態中，於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上之前，將碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4分別浸漬於含有金屬的含金屬溶液中後，加以乾燥。
金屬並無特別限制，例如可列舉鋁、鈦、鉻、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、銀、錫、鉑、金及含有該些金屬的合金等。此種金屬中，較佳可列舉鋁、鈦、銅、銀、金及含有該些金屬的合金，進而佳可列舉銅。
另外，含金屬溶液例如可列舉分散有金屬粒子的金屬分散液、溶解有金屬醇鹽的金屬醇鹽溶液等。
於此種情形時，如圖6所示，纖維製造裝置20的中心絲供給部21及捲附絲供給部23分別具備浸漬部38。
再者，中心絲供給部21的浸漬部38於圖6中是以假想線表示，且配置於集束部27與捲附絲供給部23之間。
另外，多個浸漬部38的浸漬槽40分別於其內部蓄留有含金屬溶液。
而且，藉由輥39將碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4分別浸漬於對應的浸漬槽40內的含金屬溶液中。
藉此，於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上之前，將碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4分別浸漬於對應的浸漬槽40內的含金屬溶液中後，加以乾燥而承載金屬。
其後，將承載金屬的碳奈米管捲附絲4捲附於承載金屬的碳奈米管中心絲2上。
另外，亦可於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上之前，於碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4上分別蒸鍍金屬。
於此種情形時，如圖9所示，纖維製造裝置20的中心絲供給部21及捲附絲供給部23分別具備蒸鍍部47。
中心絲供給部21的蒸鍍部47是配置於集束部27與捲附絲供給部23之間，捲附絲供給部23的蒸鍍部47是於第2碳奈米管支撐體7與碳奈米管中心絲2之間逐一配置。
蒸鍍部47為可用於金屬蒸鍍的公知的裝置，且並無特別限制。
藉此，於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2 上之前，對碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4分別藉由對應的蒸鍍部47來蒸鍍金屬，於碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4上分別形成金屬膜。
其後，將形成有金屬膜的碳奈米管捲附絲4捲附於形成有金屬膜的碳奈米管中心絲2上。
因此，可對碳奈米管纖維1賦予金屬的特性，並且可於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上時，使碳奈米管中心絲2與碳奈米管捲附絲4可靠地密接。
另外，如圖6及圖9所示，於第7實施形態中，較佳為將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上之後，對該些絲進行加熱處理。
於對捲附有碳奈米管捲附絲4的碳奈米管中心絲2進行加熱處理時，例如可將該些絲全體加熱，亦可將該些絲中的僅碳奈米管捲附絲4局部加熱。
於將捲附有碳奈米管捲附絲4的碳奈米管中心絲2全體加熱的情形時，例如藉由公知的加熱爐對該些絲進行加熱。另外，於將捲附有碳奈米管捲附絲4的碳奈米管中心絲2中的僅碳奈米管捲附絲4局部加熱的情形時，例如藉由高頻感應加熱對碳奈米管捲附絲4進行加熱。
加熱溫度例如為800℃以上，較佳為1000℃以上，且例如為1500℃以下，較佳為1300℃以下。
再者，加熱處理較佳為於真空下或惰性氣體環境下實 施。
於此種情形時，纖維製造裝置20更具備加熱部48。
加熱部48是配置於捲附絲供給部23與回收部22之間。加熱部48為公知的加熱爐，且以捲附有碳奈米管捲附絲4的碳奈米管中心絲2於內部通過的方式構成。
而且，若對捲附有碳奈米管捲附絲4的碳奈米管中心絲2進行加熱處理，則碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4各自所含有的金屬彼此熔融。
因此，可將碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4各自的碳奈米管12與金屬可靠地複合化。
另外，藉由此種第7實施形態亦可發揮與第1實施形態相同的作用效果。
8.第8實施形態
繼而，參照圖6對本發明的碳奈米管纖維的製造方法的第8實施形態加以說明。再者，於第8實施形態中，對與所述第1實施形態~第7實施形態相同的構件標註相同的符號，省略其說明。
於第8實施形態中，於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上之前，將碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4分別浸漬於含有高分子材料的含高分子溶液中後，加以乾燥。
高分子材料並無特別限制，例如可列舉熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂等，較佳可列舉熱塑性樹脂。
熱塑性樹脂例如可列舉聚酯(例如聚對苯二甲酸乙二酯 (PET))、聚醯胺、聚烯烴(例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP))、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚胺基甲酸酯等。此種熱塑性樹脂中，較佳可列舉聚酯。
另外，高分子材料亦可使用聚苯胺、聚吡咯等導電性高分子。
含高分子溶液例如可列舉溶解有高分子材料的高分子材料溶液等。
於此種情形時，如圖6所示，纖維製造裝置20的中心絲供給部21及捲附絲供給部23分別具備浸漬部38，於浸漬部38的浸漬槽40中蓄留有含高分子溶液。
而且，藉由輥39將碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4分別浸漬於對應的浸漬槽40內的含高分子溶液中。
藉此，於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上之前，將碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4分別浸漬於對應的浸漬槽40內的含高分子溶液中後，加以乾燥，承載高分子材料。
其後，將承載高分子材料的碳奈米管捲附絲4捲附於承載高分子材料的碳奈米管中心絲2上。
因此，可對碳奈米管纖維1賦予高分子材料的特性，並且可於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上時，使碳奈米管中心絲2與碳奈米管捲附絲4可靠地密接。
另外，亦可於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心 絲2上之前，將碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4分別重疊於包含高分子材料的膜上，或者於碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4上分別將溶解有高分子材料的高分子溶液電紡絲。
另外，於第8實施形態中，較佳為於將碳奈米管捲附絲4捲附於碳奈米管中心絲2上之後，對該些絲進行加熱處理。
於對捲附有碳奈米管捲附絲4的碳奈米管中心絲2進行加熱處理時，例如可列舉上文所述的方法。
加熱溫度例如為200℃以上，較佳為250℃以上，且例如為600℃以下，較佳為400℃以下。
於此種情形時，纖維製造裝置20更具備加熱部48。
而且，若對捲附有碳奈米管捲附絲4的碳奈米管中心絲2進行加熱處理，則碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4各自所含有的高分子材料彼此熔融。
因此，可將碳奈米管中心絲2及碳奈米管捲附絲4各自的碳奈米管12與高分子材料可靠地複合化。
另外，藉由此種第8實施形態亦可發揮與第1實施形態相同的作用效果。
該些第1實施形態~第8實施形態可適當組合。
9.第9實施形態
繼而，參照圖10~圖12對本發明的碳奈米管纖維的製造方法的第9施形態加以說明。再者，於第9實施形態中，對與所述第1實施形態~第8實施形態相同的構件標註相同的符號，省略 其說明。
於第1實施形態~第8實施形態中，對芯材為碳奈米管中心絲2的情形進行了詳述，但芯材不限定於此。
於第9實施形態中，如圖10及圖11所示，例如包括以下步驟：準備芯材102；準備配置於基板8上的碳奈米管集合體13(多根碳奈米管12)；自基板8上的碳奈米管集合體13(多根碳奈米管12)中抽出碳奈米管無撚絲3；於芯材102上捲附碳奈米管無撚絲3，製備複合纖維前驅物104；以及對複合纖維前驅物104進行加熱處理，製備作為碳奈米管纖維的一例的碳奈米管複合纖維101。
於此種製造方法中，首先分別準備芯材102及碳奈米管無撚絲3。
芯材102具有沿既定方向延伸的線形狀。芯材102的剖面形狀(將芯材102於與既定方向正交的方向上切斷時的剖面形狀)並無特別限制，例如可列舉圓形狀、多角形狀(例如四角形狀、六角形狀、八角形狀等)等，可為空心亦可為實心。此種芯材102的剖面形狀中，如圖12所示，較佳可列舉圓形形狀，進而佳可列舉實心的圓形形狀。
芯材102的材料是根據碳奈米管複合纖維101的用途而適當選擇，例如可列舉玻璃纖維、碳纖維、金屬、高分子材料等，較佳可列舉金屬及高分子材料。
金屬並無特別限制，例如可列舉鋁、鈦、鉻、鐵、鈷、 鎳、銅、鋅、銀、錫、鉑、金及含有該些金屬的合金等。此種金屬中，較佳可列舉鋁、鈦、銅、銀、金及含有該些金屬的合金，進而佳可列舉銅。
高分子材料並無特別限制，例如可列舉熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂等，較佳可列舉熱塑性樹脂。
熱塑性樹脂例如可列舉聚酯(例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET))、聚醯胺、聚烯烴(例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP))、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚胺基甲酸酯等。此種熱塑性樹脂中，較佳可列舉聚酯。
於芯材102的剖面形狀為圓形狀的情形時，芯材102的外徑例如為10μm以上，較佳為30μm以上，且例如為2000μm以下，較佳為1500μm以下。
更具體而言，於芯材102的剖面形狀為圓形狀、且芯材102的材料為金屬的情形時，芯材102的外徑例如為10μm以上，較佳為30μm以上，且例如為300μm以下，較佳為100μm以下。
於芯材102的剖面形狀為圓形狀、且芯材102的材料為高分子材料的情形時，芯材102的外徑例如為100μm以上，較佳為500μm以上，且例如為2000μm以下，較佳為1500μm以下。
如圖1A~圖1D所示，碳奈米管無撚絲3為與第1實施形態相同的無撚絲，且是藉由與第1實施形態相同的方法而製備(準備)。
更具體而言，與第1實施形態同樣地準備碳奈米管集合 體13，該碳奈米管集合體13是配置於基板8上，且具備相對於基板8而垂直地配向的多根碳奈米管12。
繼而，如圖1D所示，與第1實施形態同樣地自基板8上的碳奈米管集合體13中將多根碳奈米管12以連續地連接的方式抽出，形成碳奈米管無撚絲3。
藉此，碳奈米管無撚絲3是藉由多根碳奈米管12以直線狀連續而形成。而且，多根碳奈米管12分別於碳奈米管無撚絲3中以沿著碳奈米管無撚絲3的延伸方向的方式配向。
繼而，視需要對芯材102及碳奈米管無撚絲3進行前處理以使該些材料彼此密接。
前處理例如可列舉芯材102及碳奈米管無撚絲3各自的表面處理，具體可列舉電漿處理、UV處理等。再者，表面處理較佳為於真空下或惰性氣體環境下實施。藉此，芯材102及碳奈米管無撚絲3各自的表面經改質，該些材料的密接性提高。
繼而，如圖10及圖12所示，將碳奈米管無撚絲3捲附於芯材102的周面上，製備複合纖維前驅物104。
於將碳奈米管無撚絲3捲附於芯材102上時，如圖10所示，例如將碳奈米管無撚絲3的一端部固定於芯材102(或已捲附於芯材102周圍的碳奈米管無撚絲3)上後，使芯材102以芯材102的軸線為中心而旋轉。
另外，碳奈米管無撚絲3較佳為對芯材102以螺旋狀捲附。於此種情形時，將碳奈米管無撚絲3的一端部(碳奈米管12 的一端)固定於芯材102上後，使芯材102以芯材102的軸線為中心而旋轉，並且朝向既定方向的一側移動。
藉此，將碳奈米管無撚絲3於芯材102的周面上捲附至少一周、較佳為多周。
於將碳奈米管無撚絲3於芯材102的周面上捲附多周的情形時，如圖12所示，於芯材102的周圍遍及芯材102的全周將碳奈米管無撚絲3積層多層。
碳奈米管無撚絲3的積層數例如為2層以上，較佳為5層以上，且例如為50層以下，較佳為20層以下。
若碳奈米管無撚絲3的積層數為所述下限以上，則可對後述碳奈米管複合纖維101可靠地賦予所需的物性，若碳奈米管無撚絲3的積層數為所述上限以下，則可順暢地進行對芯材102捲附碳奈米管無撚絲3的作業。
更具體而言，如圖10所示，碳奈米管集合體13於與抽出方向正交的方向上具備多個行13A，該行13A包含以沿著碳奈米管無撚絲3的抽出方向排列的方式配置的多根碳奈米管12。藉此，碳奈米管集合體13形成為大致片材形狀。
因此，可自碳奈米管集合體13中一起抽出多條碳奈米管無撚絲3。於該情形時，將多個行13A的碳奈米管12同時且平行地抽出(參照圖10的放大圖)。藉此，多條碳奈米管無撚絲3於與碳奈米管無撚絲3的延伸方向交叉的方向上並排配置。如此般並排配置的多條碳奈米管無撚絲3具有大致片材形狀，構成為 碳奈米管片材14。
而且，於將多條碳奈米管無撚絲3同時捲附於芯材102上時，例如將多條碳奈米管無撚絲3各自的一端部(碳奈米管片材14的一端)固定於芯材102(或已捲附於芯材102周圍的碳奈米管無撚絲3)上，使芯材102旋轉。
另外，關於多條碳奈米管無撚絲3(碳奈米管片材14)，可準備一個基板8並自與其對應的一個碳奈米管集合體13中抽出，亦可準備多個基板8並自與該些基板8對應的多個碳奈米管集合體13中抽出。再者，圖10中示出準備兩個基板8、自兩個碳奈米管集合體13中抽出多條碳奈米管無撚絲3(兩個碳奈米管片材14)的態樣。
藉此，如圖12所示，製備具備芯材102、及捲附於芯材102周圍的碳奈米管無撚絲3的複合纖維前驅物104。即，複合纖維前驅物104為捲附有碳奈米管無撚絲3的芯材102。
於複合纖維前驅物104中，芯材102是配置於複合纖維前驅物104的大致中央，碳奈米管無撚絲3是遍及芯材102的全周而以大致一定的厚度(徑向尺寸)積層於芯材102的周面上。
繼而如圖11所示，對複合纖維前驅物104進行加熱處理。
於對複合纖維前驅物104進行加熱處理時，例如可將複合纖維前驅物104全體加熱，亦可將複合纖維前驅物104中的僅碳奈米管無撚絲3局部加熱。
於將複合纖維前驅物104全體加熱的情形時，例如藉由公知的加熱爐對複合纖維前驅物104進行加熱。另外，於將複合纖維前驅物104中的僅碳奈米管無撚絲3局部加熱的情形時，例如藉由高頻感應加熱對碳奈米管無撚絲3進行加熱。
複合纖維前驅物104(碳奈米管無撚絲3)的加熱溫度例如為200℃以上，較佳為250℃以上，且例如為1500℃以下，較佳為1300℃以下。
更詳細而言，於芯材102為金屬的情形時，複合纖維前驅物104(碳奈米管無撚絲3)的加熱溫度例如為800℃以上，較佳為1000℃以上，且例如為1500℃以下，較佳為1300℃以下。
另外，於芯材102為高分子材料的情形時，複合纖維前驅物104(碳奈米管無撚絲3)的加熱溫度例如為200℃以上，較佳為250℃以上，且例如為600℃以下，較佳為400℃以下。
再者，加熱處理較佳為於真空下或惰性氣體環境下實施。
於是，如圖12所示，芯材102與碳奈米管無撚絲3複合化，即，芯材102及/或碳奈米管無撚絲3熱熔融而相互牢固地接著。
藉由以上操作而製備碳奈米管複合纖維101。
碳奈米管複合纖維101具備芯材102、及捲附於芯材102上的碳奈米管無撚絲3。
於此種碳奈米管複合纖維101中，芯材102的體積比例 (芯材102/碳奈米管複合纖維101×100)例如為95.0體積%以上，較佳為98.0體積%以上，且例如為99.99體積%以下，較佳為99.98體積%以下。
另外，於碳奈米管複合纖維101中，碳奈米管無撚絲3的體積比例(碳奈米管無撚絲3/碳奈米管複合纖維101×100)例如為0.01體積%以上，較佳為0.02體積%以上，且例如為5.0體積%以下，較佳為2.0體積%以下。
更詳細而言，於芯材102為金屬的情形時，芯材102相對於碳奈米管複合纖維101之體積比例例如為95.0體積%以上，較佳為98.0體積%以上，且例如為99.9體積%以下，較佳為99.5體積%以下，碳奈米管無撚絲3相對於碳奈米管複合纖維101之體積比例例如為0.01體積%以上，較佳為0.05體積%以上，且例如為5.0體積%以下，較佳為2.0體積%以下。
另外，於芯材102為高分子材料的情形時，芯材102相對於碳奈米管複合纖維101之體積比例例如為99.00體積%以上，較佳為99.50體積%以上，且例如為99.99體積%以下，較佳為99.98體積%以下，碳奈米管無撚絲3相對於碳奈米管複合纖維101之體積比例例如為0.01體積%以上，較佳為0.02體積%以上，且例如為1.00體積%以下，較佳為0.05體積%以下。
此種碳奈米管複合纖維101例如可用於使用碳纖維的織物(片材)、電氣設備(例如馬達、變壓器、感測器等)的導電線材、體育用品(例如高爾夫桿身(golf shaft)、網球拍(tennis racket)、釣竿的桿身等)的材料等各種產業製品。
如圖10及圖11所示，此種碳奈米管複合纖維的製造方法例如可藉由作為碳奈米管纖維的製造裝置的一例的複合纖維製造裝置120而連續地實施。
複合纖維製造裝置120為碳奈米管複合纖維的製造裝置，且具備送出部121、回收部122、供給部123及加熱部124。
如圖10所示，送出部121是以朝向既定方向的一側送出芯材102的方式構成，具備送出旋轉部128、送出軸127、軸驅動部130及旋轉驅動部129。
送出旋轉部128具有朝向既定方向的一側開放的俯視大致「U」字狀，一體地具有一對軸支撐部128A與連結部128B。
一對軸支撐部128A是於與既定方向正交的寬度方向上彼此空開間隔而配置。一對軸支撐部128A分別具有沿既定方向延伸的大致板形狀。
連結部128B是架設於一對軸支撐部128A的既定方向的另一端部之間。連結部128B具有沿寬度方向延伸的大致板形狀。
送出軸127是配置於一對軸支撐部128A的既定方向的一端部之間。送出軸127具有沿寬度方向延伸的大致圓柱形狀，其兩端部分別以可旋轉的方式支撐於對應的軸支撐部128A上。再者，於送出軸127上捲繞有多圈芯材102。
軸驅動部130是以藉由自外部供給電力而對送出軸127供給驅動力的方式構成。軸驅動部130於寬度方向上配置於一對 軸支撐部128A之間，於既定方向上配置於送出軸127與連結部128B之間。
軸驅動部130具備馬達軸130A及驅動傳輸帶130B。
馬達軸130A以可旋轉的方式支撐於一對軸支撐部128A中的一個軸支撐部128A上，藉由自未圖示的馬達本體輸入驅動力而旋轉。
驅動傳輸帶130B為公知的環形帶，且架設於馬達軸130A的寬度方向一端部、與送出軸127的寬度方向一端部上。
旋轉驅動部129是以藉由自外部供給電力而對送出旋轉部128供給驅動力的方式構成。旋轉驅動部129是相對於送出旋轉部128而配置於既定方向的另一側。
旋轉驅動部129例如包含公知的馬達，具備馬達本體129A、及以可旋轉的方式支撐於馬達本體129A上的馬達軸129B。而且，馬達軸129B的既定方向一端部固定於送出旋轉部128的連結部128B的寬度方向中央部。藉此，送出旋轉部128能以馬達軸129B、即沿著既定方向的軸線為旋轉中心而旋轉。
回收部122是以將自送出部121送出的芯材102回收的方式構成，且相對於送出部121於既定方向的一側空開間隔而配置。回收部122具備回收旋轉部133、回收軸132、軸驅動部135及旋轉驅動部134。
回收旋轉部133具有朝向既定方向的另一側開放的俯視大致「U」字狀，一體地具有一對軸支撐部133A與連結部133B。
一對軸支撐部133A是於寬度方向上彼此空開間隔而配置。一對軸支撐部133A分別具有沿既定方向延伸的大致板形狀。
連結部133B是架設於一對軸支撐部133A的既定方向的一端部之間。連結部133B具有沿寬度方向延伸的大致板形狀。
回收軸132是配置於一對軸支撐部133A的既定方向的另一端部之間。回收軸132具有沿寬度方向延伸的大致圓柱形狀，其兩端部分別以可旋轉的方式支撐於對應的軸支撐部133A上。
軸驅動部135是以藉由自外部供給電力而對回收軸132供給驅動力的方式構成。軸驅動部135於寬度方向上配置於一對軸支撐部133A之間，於既定方向上配置於回收軸132與連結部133B之間。
軸驅動部135具備馬達軸135A及驅動傳輸帶135B。
馬達軸135A是以可旋轉的方式支撐於一對軸支撐部133A中的一個軸支撐部133A上，藉由自未圖示的馬達本體輸入驅動力而旋轉。
驅動傳輸帶135B為公知的環形帶，且架設於馬達軸135A的寬度方向一端部、與回收軸132的寬度方向一端部上。
旋轉驅動部134是以藉由自外部供給電力而對回收旋轉部133供給驅動力的方式構成。旋轉驅動部134是相對於回收旋轉部133而配置於既定方向的一側。
旋轉驅動部134例如包含公知的馬達，具備馬達本體134A、及以可旋轉的方式支撐於馬達本體134A上的馬達軸 134B。而且，馬達軸134B的既定方向另一端部固定於回收旋轉部133的連結部133B的寬度方向中央。藉此，回收旋轉部133能以馬達軸134B、即沿著既定方向的軸線為旋轉中心而旋轉。再者，回收旋轉部133的旋轉軸線與送出旋轉部128的旋轉軸線彼此一致。
雖將於下文中詳述，但供給部123是以對配置於送出部121與回收部122之間的芯材102供給碳奈米管無撚絲3的方式而構成。
供給部123具備基板8及未圖示的抽出工具。
基板8於送出部121與回收部122之間配置有多個，具體而言為兩個基板8。多個基板8是於既定方向上彼此空開間隔而配置。如上文所述，多個基板8分別支撐碳奈米管集合體13。
碳奈米管集合體13於俯視時具有大致矩形形狀。碳奈米管集合體13中，於與抽出方向正交的方向上配置有多個包含多根碳奈米管12且沿抽出方向延伸的行13A。
而且，於多個行13A各自中，位於抽出方向最下游(芯材102側)的碳奈米管12於與抽出方向正交的方向上直線排列，構成碳奈米管集合體13的抽出方向的下游端部13Y。
如圖11所示，加熱部124於既定方向上配置於供給部123與回收部122之間。加熱部124為公知的加熱爐，且以芯材102於內部通過的方式構成。
於此種複合纖維製造裝置120中，如圖10及圖11所示， 首先自送出軸127朝向既定方向的一側將捲繞於送出軸127上的芯材102抽出。繼而，使芯材102的既定方向一端部通過加熱部124後，固定於回收軸132。藉此，自送出部121至回收部122架設芯材102。
繼而，如圖10所示，藉由未圖示的抽出工具自多個基板8各自的碳奈米管集合體13中抽出多條碳奈米管無撚絲3(碳奈米管片材14)。
更詳細而言，藉由未圖示的抽出工具將碳奈米管集合體13的抽出方向下游端部13Y一起保持，朝向芯材102抽拉。
於是，於多個行13A各自中，將多根碳奈米管12以連續的方式抽出，形成多條碳奈米管無撚絲3(碳奈米管片材14)。此時，多條碳奈米管無撚絲3於與抽出方向正交的方向上並排配置，成為大致片材形狀。
然後，將多條碳奈米管無撚絲3各自的一端部(碳奈米管片材14的一端部)固定於配置在送出部121與加熱部124之間的芯材102上。
繼而，對送出部121的旋轉驅動部129供給電力，並且對回收部122的旋轉驅動部134供給電力。
於是，自既定方向的一側觀察，旋轉驅動部129的馬達軸129B、及旋轉驅動部134的馬達軸134B分別沿順時針方向旋轉，伴隨於此，自既定方向的一側觀察，送出旋轉部128及回收旋轉部133分別沿順時針方向旋轉。再者，送出旋轉部128及回 收旋轉部133的旋轉速度彼此相同。
藉此，自既定方向的一側觀察，芯材102沿順時針方向旋轉。此時，芯材102的旋轉速度(周速)例如為0.1m/min以上，較佳為0.5m/min以上，且例如為10m/min以下，較佳為6.0m/min以下，進而佳為3.0m/min以下。
藉此，伴隨著芯材102的旋轉，一端部被固定於芯材102上的碳奈米管無撚絲3(碳奈米管片材14)被捲附於芯材102的周圍。於是，進一步自碳奈米管集合體13中抽出碳奈米管無撚絲3並連續地供給於芯材102。
而且，對送出部121的軸驅動部130及回收部122的軸驅動部135供給電力。於是，自寬度方向的另一側觀察，軸驅動部130的馬達軸130A及軸驅動部135的馬達軸135A分別沿順時針方向旋轉，伴隨於此，自寬度方向的另一側觀察，送出軸127及回收軸132分別沿順時針方向旋轉。
藉此，芯材102是自送出軸127送出並於施加張力的狀態下朝向既定方向的一側移動後，被捲取至回收軸132上。因此，芯材102一面旋轉，一面自送出部121向回收部122連續移動。
此時，芯材102的移動速度例如為0.1m/min以上，較佳為0.5m/min以上，且例如為10m/min以下，較佳為6.0m/min以下，進而佳為3.0m/min以下。
於是，對芯材102以螺旋狀捲附多條碳奈米管無撚絲3。
藉此，製備於芯材102周圍積層有多層碳奈米管無撚絲 3的複合纖維前驅物104。
其後，如圖11所示，伴隨著芯材102的移動，複合纖維前驅物104到達加熱部124內。然後，複合纖維前驅物104一面旋轉一面於加熱部124內通過，藉由加熱部124而被加熱至所述溫度。
藉此，芯材102及碳奈米管無撚絲3複合化，製備碳奈米管複合纖維101。其後，藉由送出軸127及回收軸132的旋轉將碳奈米管複合纖維101捲取至回收軸132上。
藉由以上操作，完成利用複合纖維製造裝置120的碳奈米管複合纖維101的製造。
於此種第9實施形態中，如圖11及圖12所示，對在芯材102上捲附有碳奈米管無撚絲3的複合纖維前驅物104進行加熱處理。因此，可使芯材102與碳奈米管無撚絲3複合化，從而能可靠地提高碳奈米管複合纖維101的機械特性。
另外，複合纖維前驅物104可利用將碳奈米管無撚絲3捲附於芯材102上的簡易方法來製備。而且，於複合纖維前驅物104中，將芯材102可靠地配置於中心部，將碳奈米管無撚絲3配置於芯材102的周圍。因此，於碳奈米管複合纖維101中，可將芯材102可靠地配置於中心部，且可將碳奈米管無撚絲3配置於芯材102的周圍。結果，可進一步提高機械特性，並且可於碳奈米管複合纖維101中獲得芯材102及碳奈米管無撚絲3的平衡良好的特性。
另外，如圖1D所示，碳奈米管無撚絲3是藉由自以相對於基板8而正交的方式配向(垂直配向)的多根碳奈米管12中抽出而製備。因此，於碳奈米管無撚絲3中，多根碳奈米管分別以沿著碳奈米管無撚絲3的延伸方向的方式配向。
結果，如圖12所示，即便於將碳奈米管無撚絲3捲附於芯材102上的狀態下，亦能可靠地確保碳奈米管12的配向性，可對碳奈米管複合纖維101可靠地賦予基於碳奈米管無撚絲3的特性。
另外，如圖1C所示，多根碳奈米管12是將配置於基板8上的觸媒層11作為起點而成長。因此，能可靠地準備相對於基板8而垂直地配向的多根碳奈米管12。
如圖10及圖11所示，複合纖維製造裝置120為簡易的構成，並且可藉由送出部121及回收部122分別旋轉而於芯材102上捲附碳奈米管無撚絲3，其後，可藉由加熱部124對捲附有碳奈米管無撚絲3的芯材102進行加熱。
因此，可高效率地製造於芯材102上捲附有碳奈米管無撚絲3、且芯材102與碳奈米管無撚絲3複合化的碳奈米管複合纖維101。
10.其他實施形態
繼而，參照圖13及圖14對本發明的碳奈米管纖維的製造方法的其他實施形態加以說明。
於所述第9實施形態中，例如列舉芯材102及碳奈米管 無撚絲3各自的表面處理作為將碳奈米管無撚絲3捲附於芯材102上的前處理，但前處理不限定於此。
例如於芯材102包含金屬的情形時，亦可於將碳奈米管無撚絲3捲附於芯材102上之前，將碳奈米管無撚絲3浸漬於含有金屬的含金屬溶液中後，加以乾燥。
金屬例如可列舉與上文所述的金屬相同的金屬。此種金屬較佳為與形成芯材102的金屬相同的金屬。
另外，含金屬溶液例如可列舉分散有金屬粒子的金屬分散液、溶解有金屬醇鹽的金屬醇鹽溶液等。
於此種情形時，如圖13所示，複合纖維製造裝置120的供給部123具備多個浸漬部138。
多個浸漬部138與多個基板8分別逐一對應，配置於基板8與芯材102之間。
多個浸漬部138分別具備浸漬槽140及多根輥139。
浸漬槽140具有朝向上方開放的大致箱形狀，於其內部蓄留有含金屬溶液。
多根輥139分別以將碳奈米管無撚絲3浸漬於浸漬槽140內的含金屬溶液中的方式而適當配置於既定的位置。
藉此，將自碳奈米管集合體13中抽出的碳奈米管無撚絲3浸漬於浸漬槽140內的含金屬溶液中後，加以乾燥，於碳奈米管無撚絲3上承載金屬。
其後，將承載有金屬的碳奈米管無撚絲3捲附於包含金 屬的芯材102上。
另外，於芯材102包含金屬的情形時，如圖14所示，亦可於將碳奈米管無撚絲3捲附於芯材102上之前，於碳奈米管無撚絲3上蒸鍍金屬。
於此種情形時，複合纖維製造裝置120的供給部123具備多個蒸鍍部142。
多個蒸鍍部142與多個基板8分別逐一對應，配置於基板8與芯材102之間。
多個蒸鍍部142分別具備蒸鍍器143及輥139。
蒸鍍器143為可用於金屬蒸鍍的公知的裝置，且並無特別限制。
輥139是以蒸鍍有金屬的碳奈米管無撚絲3朝向芯材102的方式適當配置於既定的位置。
藉此，藉由蒸鍍器143對自碳奈米管集合體13中抽出的碳奈米管無撚絲3蒸鍍金屬，於碳奈米管無撚絲3上形成金屬膜。
其後，將形成有金屬膜的碳奈米管無撚絲3捲附於包含金屬的芯材102上。
於此種其他實施形態中，於包含金屬的芯材上捲附具有金屬(金屬膜)的碳奈米管，故可使芯材102與碳奈米管無撚絲3可靠地密接。進而，於對複合纖維前驅物104進行加熱處理時，芯材102與碳奈米管無撚絲3所具有的金屬(金屬膜)相互熔融， 該金屬進入多根碳奈米管12間，故可將芯材102與碳奈米管無撚絲3牢固地複合化。
另外，於芯材102包含高分子材料的情形時，如圖13所示，亦可於將碳奈米管無撚絲3捲附於芯材102上之前，將碳奈米管無撚絲3浸漬於含有高分子材料的含高分子溶液中後，加以乾燥。
高分子材料例如可列舉與上文所述的高分子材料相同的材料。此種高分子材料較佳為與形成芯材102的高分子材料相同的材料。
另外，含高分子溶液例如可列舉溶解有高分子材料的高分子材料溶液等。
於此種情形時，亦可於浸漬部138的浸漬槽140中蓄留有含高分子溶液代替含金屬溶液。
而且，將自碳奈米管集合體13中抽出的碳奈米管無撚絲3浸漬於浸漬槽140內的含高分子溶液中後，加以乾燥，於碳奈米管無撚絲3上承載高分子材料。
其後，將承載有高分子材料的碳奈米管無撚絲3捲附於包含高分子材料的芯材102上。
另外，於芯材102包含高分子材料的情形時，作為將碳奈米管無撚絲3捲附於芯材102上的前處理，亦可將碳奈米管無撚絲3重疊於包含高分子材料的膜上，或於碳奈米管無撚絲3上將溶解有高分子材料的高分子溶液電紡絲。
於此種其他實施形態中，於包含高分子材料的芯材102上捲附含有高分子材料的碳奈米管，故可使芯材102與碳奈米管無撚絲3可靠地密接。進而，於對複合纖維前驅物104進行加熱處理時，芯材102與碳奈米管無撚絲3所含有的高分子材料彼此熔融，高分子樹脂進入多根碳奈米管12間，故可將芯材102與碳奈米管無撚絲3牢固地複合化。
藉由此種其他實施形態亦可發揮與所述實施形態相同的作用效果。
11.變形例
另外，如圖11所示，亦可於在芯材102上捲附碳奈米管無撚絲3而製備複合纖維前驅物104之後、加熱處理之前，對複合纖維前驅物104進行壓製。
於此種情形時，如圖11中以假想線所示，複合纖維製造裝置120具備一對加壓輥146。
一對加壓輥146於既定方向上配置於供給部123與加熱部124之間。一對加壓輥146分別沿寬度方向延伸。而且，一對加壓輥146以夾持複合纖維前驅物104的方式於與既定方向及寬度方向此兩方向交叉的方向上彼此相向。
藉此，於芯材102上捲附有碳奈米管無撚絲3的複合纖維前驅物104於在一對加壓輥146之間通過時受到壓製。
因此，芯材102與碳奈米管無撚絲3進一步密接，並且碳奈米管無撚絲3中的多根碳奈米管12彼此凝聚。
其後，藉由加熱部124對複合纖維前驅物104進行加熱處理，製備碳奈米管複合纖維101。
結果，能可靠地進一步提高碳奈米管複合纖維101的機械特性。
另外，藉由此種變形例亦可發揮與所述第9實施形態相同的作用效果。再者，該些第9實施形態、其他實施形態及變形例可適當組合。
[實施例]
以下示出實施例對本發明加以更具體說明，但本發明不限定於該些實施例。以下的記載中所用的調配比例(含有比例)、物性值、參數等的具體數值可代替為所述「實施方式」中記載的與該些對應的調配比例(含有比例)、物性值、參數等相應記載的上限值(以「以下」、「小於」的形式定義的數值)或下限值(以「以上」、「超過」的形式定義的數值)。
實施例1
於不鏽鋼製的基板上積層二氧化矽膜後，於二氧化矽膜上蒸鍍鐵作為觸媒層。
繼而，將基板加熱至既定的溫度，對觸媒層供給原料氣體(乙炔氣體)。藉此，於基板上形成俯視大致矩形形狀的碳奈米管集合體。於碳奈米管集合體中，多根碳奈米管以彼此大致成平行的方式延伸，且以相對於基板而正交的方式配向(垂直配向)。碳奈米管的平均外徑為約12nm，碳奈米管的平均長度為約300 μm，碳奈米管集合體中的多根碳奈米管的體積密度為約30mg/cm3。
藉此，製備具備基板及碳奈米管集合體的第1碳奈米管支撐體。
第1碳奈米管支撐體的碳奈米管集合體的長度方向(既定方向)尺寸為200mm，寬度方向尺寸為15mm。
另外，與第1碳奈米管支撐體的製備同樣地製備第2碳奈米管支撐體。
第2碳奈米管支撐體的碳奈米管集合體的長度方向尺寸為200mm，寬度方向尺寸為15mm。
而且，於第1碳奈米管支撐體的碳奈米管集合體中，藉由抽出工具將配置於既定方向的一端的多根碳奈米管全部一起保持，於既定方向上抽拉。藉此，自第1碳奈米管支撐體的碳奈米管集合體中抽出多條碳奈米管無撚絲。多條碳奈米管無撚絲各自的直徑(碳奈米管片材的厚度)為約60nm~80nm。
繼而，如圖2所示，使多條碳奈米管無撚絲於集束部27的一對軸部29之間通過，藉此集束而製備碳奈米管中心絲。
繼而，將碳奈米管中心絲的既定方向一端部固定於回收部22的回收軸32，自第1碳奈米管支撐體至回收部22架設碳奈米管中心絲。
另外，於第2碳奈米管支撐體的碳奈米管集合體中，藉由抽出工具將配置於長度方向一端的多根碳奈米管全部一起保 持，於長度方向上抽拉。藉此，自第2碳奈米管支撐體的碳奈米管集合體中抽出多條碳奈米管無撚絲(以下稱為碳奈米管捲附絲)。多條碳奈米管捲附絲於與碳奈米管捲附絲的延伸方向正交的方向上並排配置，形成大致片材形狀。多條碳奈米管捲附絲各自的直徑(碳奈米管片材的厚度)為約60nm~80nm。
繼而，將多條碳奈米管捲附絲各自的一端部固定於配置在集束部27與回收部22之間的碳奈米管中心絲上。
然後，使旋轉部33旋轉，並且使回收軸32旋轉。藉此，碳奈米管中心絲旋轉而經撚合，並且朝向既定方向的一側移動，被捲取至回收軸上。
經撚合的碳奈米管中心絲的直徑為約24μm~27μm。碳奈米管中心絲的密度為約0.8g/cm3。
此時，伴隨著碳奈米管中心絲的旋轉及移動，將多條碳奈米管捲附絲以螺旋狀捲附於碳奈米管中心絲的周圍。
藉由以上操作，獲得於碳奈米管中心絲周圍積層有約100層碳奈米管捲附絲的碳奈米管纖維。碳奈米管纖維的直徑為約30μm~35μm。碳奈米管纖維的密度為0.9g/cm3。
實施例2
與實施例1同樣地準備具備長度方向(既定方向)尺寸為200mm、寬度方向尺寸為40mm的碳奈米管集合體的第1碳奈米管支撐體，以及具備長度方向(既定方向)尺寸為200mm、寬度方向尺寸為15mm的碳奈米管集合體的第2碳奈米管支撐體。
繼而，自第1碳奈米管支撐體的碳奈米管集合體中抽出多條碳奈米管無撚絲後，將碳奈米管無撚絲集束撚合，製備碳奈米管中心絲。
經撚合的碳奈米管中心絲的直徑為約40μm~45μm。碳奈米管中心絲的密度為約0.7g/cm3。
另外，自第2碳奈米管支撐體的碳奈米管集合體中抽出多條碳奈米管捲附絲，以螺旋狀捲附於碳奈米管中心絲的周圍。
藉由以上操作，獲得於碳奈米管中心絲的周圍積層有約100層碳奈米管捲附絲的碳奈米管纖維。碳奈米管纖維的直徑為約50μm~55μm。碳奈米管纖維的密度為約0.8g/cm3。
比較例1
與實施例1同樣地準備具備長度方向(既定方向)尺寸為200mm、寬度方向尺寸為30mm的碳奈米管集合體的碳奈米管支撐體。
繼而，自碳奈米管支撐體的碳奈米管集合體中抽出多條碳奈米管無撚絲後，將該些碳奈米管無撚絲集束撚合，獲得碳奈米管纖維。經撚合的碳奈米管纖維的直徑為約30μm~33μm。碳奈米管纖維的密度為約0.6g/cm3。
比較例2
與實施例1同樣地準備具備長度方向(既定方向)尺寸為200mm、寬度方向尺寸為60mm的碳奈米管集合體的碳奈米管支撐體。
然後，自碳奈米管支撐體的碳奈米管集合體中抽出多條碳奈米管無撚絲後，將該些碳奈米管無撚絲集束，獲得碳奈米管纖維。碳奈米管纖維的直徑為約50μm~53μm。碳奈米管纖維的密度為約0.6g/cm3。
評價：
實施例1中所得的碳奈米管纖維的斷裂強度為350mN~400mN，且相對於比較例1中所得的碳奈米管纖維(斷裂強度為240mN~320mN)，確認到20%左右的強度提高。
實施例2中所得的碳奈米管纖維的斷裂強度為600mN~700mN，且相對於比較例2中所得的碳奈米管纖維(斷裂強度為490mN~600mN)，確認到20%左右的強度提高。
再者，碳奈米管纖維的斷裂強度是藉由單軸拉伸強度試驗機來測定。
將其結果示於表1中。
Figure 105105755-A0305-02-0075-1
實施例3
於不鏽鋼製的基板上積層二氧化矽膜後，於二氧化矽膜上蒸 鍍鐵作為觸媒層。
繼而，將基板加熱至既定的溫度，對觸媒層供給原料氣體(乙炔氣體)。藉此於基板上形成碳奈米管集合體。於碳奈米管集合體中，多根碳奈米管以彼此大致成平行的方式延伸，且以相對於基板而正交的方式配向(垂直配向)。碳奈米管的平均外徑為約12nm，碳奈米管的平均長度為約300μm，碳奈米管集合體中的多根碳奈米管的體積密度為約30mg/cm3。
繼而，準備外徑為50μm的銅線(芯材)。
另外，自碳奈米管集合體中將多條碳奈米管無撚絲一起抽出。多條碳奈米管無撚絲於與碳奈米管無撚絲的延伸方向正交的方向上並排配置，形成大致片材形狀。
繼而，將多條碳奈米管無撚絲以於銅線(芯材)周圍積層10層的方式捲附於銅線(芯材)上，製備複合纖維前驅物。
繼而，將複合纖維前驅物於氬氣環境下、於加熱爐內於1200℃下進行加熱處理。
藉此，獲得銅線(芯材)與碳奈米管無撚絲複合化的碳奈米管複合纖維。
實施例4
將與實施例3同樣地製備的多條碳奈米管無撚絲以於外徑為1mm的聚酯線材(芯材)周圍積層10層的方式捲附於聚酯線材(芯材)上，製備複合纖維前驅物。
繼而，將複合纖維前驅物於氬氣環境下、於加熱爐內於 300℃下進行加熱處理。
藉此，獲得聚酯線材(芯材)與碳奈米管無撚絲複合化的碳奈米管複合纖維。
實施例5
對與實施例3同樣地製備的多條碳奈米管無撚絲蒸鍍銅(金屬)而進行前處理。繼而，將經前處理的多條碳奈米管無撚絲以於外徑50μm的銅線(芯材)周圍積層10層的方式捲附於銅線(芯材)上，製備複合纖維前驅物。
繼而，將複合纖維前驅物於氬氣環境下、於加熱爐內於1200℃下進行加熱處理。
藉此，獲得銅線(芯材)與碳奈米管無撚絲複合化的碳奈米管複合纖維。
評價：
相對於外徑50μm的銅線，實施例3及實施例4中所得的碳奈米管複合纖維分別確認到30%的強度提高。
另外，相對於外徑50μm的銅線，實施例5中所得的碳奈米管複合纖維確認到50%的強度提高。
碳奈米管複合纖維的強度是藉由單軸拉伸強度試驗機來測定。
再者，所述發明是作為本發明的實施形態而提供，其僅不過為例示，並不限定性地解釋。該技術領域的從業人員明知的本發明的變形例包括在後述申請專利範圍內。
[產業上之可利用性]
本發明的碳奈米管纖維的製造方法可較佳地用於製造各種產業製品中使用的碳奈米管纖維。
1:碳奈米管纖維
2:碳奈米管中心絲
3:碳奈米管無撚絲
4:碳奈米管捲附絲
5:碳奈米管支撐體
6:第1碳奈米管支撐體
7:第2碳奈米管支撐體
8:基板
9:不鏽鋼基板
10:二氧化矽膜
12:碳奈米管
13:碳奈米管集合體
13A:行
13X:既定方向一端部
13Y:抽出方向下游端部
14:碳奈米管片材
20:纖維製造裝置
21:中心絲供給部
22:回收部
23:捲附絲供給部
27:集束部
28:支撐板
29:軸部
32:回收軸
33:旋轉部
33A:軸支撐部
33B:連結部
34:旋轉驅動部
34A:馬達本體
34B、35A:馬達軸
35:軸驅動部
35B:驅動傳輸帶

Claims (7)

  1. 一種碳奈米管纖維的製造方法，其特徵在於包括以下步驟：準備沿既定方向延伸的芯材；準備配置於基板上、且具備相對於所述基板而垂直地配向的多根碳奈米管的碳奈米管集合體；自所述碳奈米管集合體中抽出而製備所述多根碳奈米管連續地連接而成的碳奈米管無撚絲；以及將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述芯材上；其中於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述芯材上的步驟中，自所述碳奈米管集合體中抽出多條所述碳奈米管無撚絲，將多條所述碳奈米管無撚絲中的至少兩條所述碳奈米管無撚絲以捲繞方向互不相同的方式，以螺旋狀捲附於所述芯材上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的碳奈米管纖維的製造方法，其中所述至少兩條碳奈米管無撚絲中的第1碳奈米管無撚絲朝向一側延伸的方向、與所述芯材朝向一側延伸的方向所成的角為銳角，且為20°以上且80°以下，所述至少兩條碳奈米管無撚絲中的第2碳奈米管無撚絲朝向一側延伸的方向、與所述芯材朝向一側延伸的方向所成的角為鈍角，且為110°以上且170°以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的碳奈米管纖維的製造方法，其中準備所述芯材的步驟包括以下步驟： 準備配置於基板上、且具備相對於所述基板而垂直地配向的多根碳奈米管的碳奈米管集合體；以及自所述碳奈米管集合體中抽出多條所述多根碳奈米管連續地連接而成的碳奈米管無撚絲後，將多條所述碳奈米管無撚絲集束，以碳奈米管中心絲的形式製備所述芯材。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的碳奈米管纖維的製造方法，其中於製備所述碳奈米管中心絲的步驟中，將多條所述碳奈米管無撚絲撚合，以撚絲的形式製備所述碳奈米管中心絲。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的碳奈米管纖維的製造方法，其中於製備所述芯材的步驟中，使揮發性有機溶劑附著於所述芯材上。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的碳奈米管纖維的製造方法，其中於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述芯材上的步驟中，於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述芯材上之前，將所述芯材及所述碳奈米管無撚絲分別浸漬於含有金屬的含金屬溶液中後，加以乾燥，或者於所述芯材及所述碳奈米管無撚絲上分別蒸鍍金屬。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的碳奈米管纖維的製造方法，其中於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述芯材上的步驟中，於將所述碳奈米管無撚絲捲附於所述芯材上之前，將所述芯材及所述碳奈米管無撚絲分別重疊於包含高分子材料的膜上，或浸漬於含有高分子材料的含高分子溶液中後，加以 乾燥，或者於所述芯材及所述碳奈米管無撚絲上分別將溶解有高分子材料的高分子溶液電紡絲。
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