シート状カーボンナノ構造物の製造方法
【課題】導電性が高く、高温環境下で使用することが可能なシート状カーボンナノ構造物を製造することが可能な、シート状カーボンナノ構造物の製造方法を提供する。
【解決手段】少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合して混合分散液を作製する第１工程と、前記混合分散液を用いてカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製する第２工程と、前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを加熱して前記繊維を炭化又は除去することにより、前記カーボンナノ構造物を主体としてなるシート状カーボンナノ構造物を作製する第３工程と、をこの順序で含むことを特徴とする。
【解決手段】少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合して混合分散液を作製する第１工程と、前記混合分散液を用いてカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製する第２工程と、前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを加熱して前記繊維を炭化又は除去することにより、前記カーボンナノ構造物を主体としてなるシート状カーボンナノ構造物を作製する第３工程と、をこの順序で含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状カーボンナノ構造物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノテクノロジーの分野においては、導電性や引張強度特性、柔軟性、熱伝導性、耐熱性等に優れたカーボンナノ構造物の研究が進められている。このカーボンナノ構造物は、代表的にはカーボンナノチューブとして知られている。
【０００３】
また、このカーボンナノ構造物は上記のような優れた性質を有しているために、これを応用してカーボンナノ構造物を含有する紙やシート状物を構成し、導電材料や電磁波シールド材料、電磁波吸収材料、マイクロ波吸収発熱材料、電極、超微細フィルター、面状発熱材料、触媒担体材料、燃料電池材料、二次電池材料、電気自動車等に使用することが検討されている。
【０００４】
従来、このようなカーボンナノ構造物を含有するシート状物の製造方法として、抄き網を用いた湿式抄紙法や、カーボンナノ構造物の分散液を用いた含浸法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。湿式抄紙法とは、カーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合して混合分散液を作製した後、抄き網を用いてこの混合分散液を湿式抄紙して、カーボンナノ構造物含有繊維シートを得るというものである。また、含浸法とは、カーボンナノ構造物を含まない繊維混合体にカーボンナノ構造物の分散液を含浸させて、カーボンナノ構造物含有繊維シートを得るというものである。
【０００５】
従来の湿式抄紙法や含浸法によるカーボンナノ構造物含有繊維シートの製造方法によれば、カーボンナノ構造物が比較的均一に分散した状態で繊維表面に付着したカーボンナノ構造物含有繊維シートを製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００９／０５４４１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のカーボンナノ構造物含有繊維シートの製造方法によって製造されるカーボンナノ構造物含有繊維シートは、カーボンナノ構造物以外に多量の繊維を含んでいるために、導電性を高くすることが困難であり、さらには、高温環境下で使用することが困難であるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、導電性が高く、高温環境下で使用することが可能なシート状カーボンナノ構造物を製造することが可能な、シート状カーボンナノ構造物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意努力を重ねた結果、カーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合した混合分散液を用いて作製したカーボンナノ構造物含有繊維シートを加熱して、繊維を炭化又は除去する方法を採用することによって、導電性が高く、しかも、高温環境下で使用することが可能なシート状カーボンナノ構造物が製造可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
［１］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法は、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合して混合分散液を作製する第１工程と、前記混合分散液を用いてカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製する第２工程と、前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを加熱して前記繊維を炭化又は除去することにより、前記カーボンナノ構造物を主体としてなるシート状カーボンナノ構造物を作製する第３工程と、をこの順序で含むことを特徴とする。
【００１１】
このため、本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法によれば、作製されたカーボンナノ構造物含有繊維シート中の繊維を炭化あるいは除去して、カーボンナノ構造物を主体としてなるシート状カーボンナノ構造物を製造することとしているために、導電性が高く、高温環境下で使用可能なシート状カーボンナノ構造物の製造を可能にすることができる。
【００１２】
また、本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法によれば、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合した混合分散液を用いて作製したカーボンナノ構造物含有繊維シートを基にシート状カーボンナノ構造物を製造することとしているために、カーボンナノ構造物が凝集した状態で存在するおそれが少なく、カーボンナノ構造物の導電性等の特性を活かしたシート状カーボンナノ構造物を製造することが可能となる。
【００１３】
なお、本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、「カーボンナノ構造物」とは、ほぼ炭素元素のみにより構成されたナノメートルオーダーの構造体のことを言い、グラファイト構造を持つシートであるグラフェンシート、１つのグラフェンシートが筒状になった単層カーボンナノチューブ、２つ以上のグラフェンシートが筒状に層をなしている多層カーボンナノチューブ、ナノメートルサイズの直径を持つカーボン繊維が直径１０００ｎｍ以内でらせん状になったカーボンナノコイル、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノカプセルなどを好ましく例示できる（以下、本明細書において「ＣＮＴ」の用語は、これらのカーボンナノ構造物を含む総称として用いている。）
【００１４】
また、「シート状カーボンナノ構造物」とは、カーボンナノ構造物が主体となって構成されたシート状物のことを言う。
【００１５】
また、「カーボンナノ構造物含有繊維シート」とは、繊維が主体となって構成され、カーボンナノ構造物が分散されているシート状物のことを言う。この「カーボンナノ構造物含有繊維シート」は、湿潤状態のもの及び乾燥状態のものをともに含む。
【００１６】
［２］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記繊維がセルロース繊維であり、かつ、前記混合分散液が水系の混合分散液であることが好ましい。
【００１７】
このような方法とすることにより、カーボンナノ構造物が繊維表面に均一に付着した構造のカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製することが可能となり、カーボンナノ構造物が均一に分散したシート状カーボンナノ構造物を製造することが可能となる。セルロース繊維は、カルボキシル基や水酸基などの親水基を有するため、水によく分散するからである。
【００１８】
［３］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記混合分散液を網状部材に噴射することにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することが好ましい。
【００１９】
このような方法とすることにより、混合分散液のうちの一部の溶媒を通過させながらカーボンナノ構造物含有繊維シートを網状部材上に作製することができるために、溶媒含有量の低いカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製することが可能となり、爾後の加熱時間を短縮することが可能になる。
【００２０】
［４］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記混合分散液を基材上にコーティングすることにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することが好ましい。
【００２１】
このような方法とすることにより、混合分散液を無駄にすることなく効率的にシート状カーボンナノ構造物を製造することが可能になる。また、基材上にコーティングすることによりカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製することとしているため、得られるシート状カーボンナノ構造物の厚さの管理を容易にすることが可能となる。
【００２２】
［５］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記混合分散液を基材上に糸状に垂下させながら垂下位置を前記基材面に沿って走査することにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することが好ましい。
【００２３】
このような方法とすることにより、不織布状のシート状カーボンナノ構造物を高い生産効率で製造することが可能になる。
【００２４】
［６］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記第１工程においては、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維と増粘剤とを混合して混合分散液を作製することが好ましい。
【００２５】
このような方法とすることにより、カーボンナノ構造物含有繊維シートを作製することが容易になり、ひいては、シート状カーボンナノ構造物を高い生産効率で製造することが可能となる。
【００２６】
増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、カゼイン、ポリアクリル酸ソーダ、スチレン−無水マレイン酸共重合体などの水溶性高分子、珪酸塩などの無機重合体等を単独で、あるいは、組み合わせて使用することができる。
【００２７】
［７］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記第１工程においては、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維の分散液とを混合して混合分散液を作製することが好ましい。
【００２８】
このような方法とすることにより、カーボンナノ構造物と繊維とが良好に分散し、カーボンナノ構造物が凝集した状態で存在するおそれがより一層少ない混合分散液を作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
【図３】実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。
【図４】実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程の別の例を説明するために示す図である。
【図５】実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
【図６】実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
【図７】実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。
【図８】実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
【図９】実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。
【図１０】変形例１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明するために示す図である。
【図１１】変形例２に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法について、図に示す実施形態に基づいて説明する。
【００３１】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明するために示す図である。
図２は、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
図３は、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。図３（ａ）は第２工程を説明するために示す図であり、図３（ｂ）は第３工程を説明するために示す図である。
図４は、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程の別の例を説明するために示す図である。
【００３２】
実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、図１及び図２に示すように、少なくともＣＮＴ分散液と繊維とを混合して混合分散液１Ａを作製する第１工程（混合分散液作製工程）と、混合分散液１Ａを用いてＣＮＴ含有繊維シート５Ａを作製する第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）と、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを加熱して繊維を炭化又は除去することにより、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ａを作製する第３工程（加熱処理工程）とをこの順序で含む。以下、製造工程に沿って実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を詳細に説明する。
【００３３】
（１）第１工程（混合分散液作製工程）
第１工程は、ＣＮＴが分散して存在するように作製されたＣＮＴ分散液と繊維とを混合してこれらの混合分散液１Ａを作製する混合分散液作製工程である。この工程においては、例えば、図１及び図２に示すように、タンク１１内にＣＮＴ分散液、繊維等を投入して、混合装置１３によってこれらを混合して混合分散液１Ａを作製する。
【００３４】
ＣＮＴ分散液の作製方法は、特に限定されるものではなく、国際公開第ＷＯ２００９／０５４４１５号、国際公開第ＷＯ２００８／０６９１５０号などに例示された方法を好適に採用することができる。一例を挙げれば、ＣＮＴの分散を助ける界面活性剤を使用して、超音波処理等で分散する方法や、有機溶剤を使用して超音波処理等によって分散する方法、同じ極性を有する分子同士の斥力を利用して分散する方法、ＣＮＴに磁性体を付着させて分散する方法、ＣＮＴの表面を修飾することで分散する方法等を、単独で、あるいは、組み合わせて実施することで、ＣＮＴが凝集することなく均一に分散して存在するＣＮＴ分散液を作製することができる。
【００３５】
用いられるＣＮＴは特に限定されない。ＣＮＴの例としては、グラフェンシート、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノカプセル等を単独で、あるいは、組み合わせて使用することができる。また、ＣＮＴの製造方法についても、ＣＶＤ法、アーク放電法等、いずれの方法であっても構わない。
【００３６】
ＣＮＴ分散液に対して混合する繊維は、中間体として作製されるＣＮＴ含有繊維シート５Ａの主体となる材料であり、実施形態１においてはセルロース繊維を用いる。セルロース繊維としては、例えば、木材パルプ繊維や非木材パルプ繊維、セルロース繊維を処理して得られるマイクロフィブリル繊維、バイオセルロース繊維等を単独で、あるいは、適宜組み合わせて使用することができる。ただし、第３工程においてシート状ＣＮＴ７Ａを効率的に作製するためには、炭化あるいは焼却される温度がＣＮＴの耐熱温度よりも低い繊維を使用することが重要である。
【００３７】
繊維は、乾燥状態の繊維をＣＮＴ分散液に直接投入するのではなく、あらかじめ繊維の分散液（以下、「繊維分散液」と称する。）を作製した上で、ＣＮＴ分散液と混合することとしている。このように混合分散液１Ａを作製することにより、繊維が凝集することを防ぐことができる。
【００３８】
ＣＮＴ分散液としては界面活性剤を含有するＣＮＴ分散液を用い、繊維分散液としてはＣＮＴ定着液を含有する繊維分散液を用いる。界面活性剤（アニオン性界面活性剤）と定着液（カチオン性定着剤）とは逆の極性を有する。そして、ＣＮＴ分散液と繊維分散液とを混合する前に、繊維にＣＮＴ定着液を吸着させることとしている。
【００３９】
混合分散液１Ａには、これ以外にも、無機系あるいは有機系の接着剤や増強剤、増粘剤等の添加物を適宜混合することができる。製造するシート状ＣＮＴ７Ａの用途に応じて、混合する材料やその種類、混合比率等を決定することが好ましい。実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、網状部材１９に混合分散液１Ａを噴射する第２工程を含むものであるために、噴射装置によって混合分散液１Ａを噴射できるように粘度や密度等を調整することが重要である。
【００４０】
混合分散液１Ａは有機系分散液又は水系分散液のいずれであってもよいが、中でも、少なくともＣＮＴ分散液やセルロース繊維を、水や水及びアルコールの混合溶媒等の溶媒中に分散させた水系分散液とすることが好ましい。水系分散液であれば、混合分散液１Ａ中のＣＮＴやセルロース繊維が均一に分散しやすくなる。
【００４１】
なお、混合分散液１Ａの作製に用いる混合装置１３は特に限定されるものではなく、公知のミキサー等の中から、適宜最適なものを選択することができる。
【００４２】
（２）第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）
第２工程は、混合分散液１Ａを用いてＣＮＴ含有繊維シート５Ａを作製するＣＮＴ含有繊維シート作製工程である。具体的には、混合分散液１Ａを網状部材１９に噴射して、繊維を主体としてなるＣＮＴ含有繊維シート５Ａを連続的に作製する。
【００４３】
第２工程は、以下のようにして行う。すなわち、図２に示すように、エンドレスベルト状の網状部材１９を送りローラ２３，２５によって一方方向に回転させる。この状態で、図２及び図３（ａ）に示すように、ポンプ１５によってタンク１１内の混合分散液１Ａを噴射ノズル１７に向けて圧送し、混合分散液１Ａの圧力が噴射ノズル１７の開弁圧を超えたときに、あるいは、噴射ノズル１７の開弁操作をすることで、送られていく網状部材１９に向けて噴射ノズル１７から混合分散液１Ａが噴射される。噴射ノズル１７自体が加圧機構を有していてもよく、この場合には、噴射ノズル１７の加圧機構の動作によって混合分散液１Ａの噴射動作を制御する。
【００４４】
図３（ａ）に示す例では、ポンプ１５によって圧送される混合分散液１Ａが２系統に分配されて、２つの噴射ノズル１７から混合分散液１Ａが噴射されるようになっている。これにより、網状部材１９上にＣＮＴ含有繊維シート５Ａが作製され、上面にＣＮＴ含有繊維シート５Ａが作製された網状部材１９が順次加熱処理工程に送られる。
【００４５】
実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法では、混合分散液１Ａを網状部材１９に噴射することとしているため、噴射後、加熱するまでの間に、混合分散液１Ａ中の溶媒の一部が網状部材１９を通過して落下する。網状部材１９を通過して落下した溶媒は、溶媒受部２８内に回収される。
【００４６】
網状部材１９を構成する材料自体は特に限定されないが、網状部材１９は、送りローラ２３，２５によって一方方向に回転可能に構成されている。また、実施形態１のシート状ＣＮＴの製造方法においては、網状部材１９上にＣＮＴ含有繊維シート５Ａが堆積された状態で加熱装置３０内に投入されるために、金属等の耐熱性の高い材料によって網状部材１９を構成することが好ましい。
【００４７】
噴射ノズル１７の数は特に限定されるものではなく、１つ又は複数の噴射ノズル１７から混合分散液１Ａを噴射することができる。あるいは、図４に示すように、網状部材１９の移動方向に直交する方向に配列された複数の吐出口を有する噴射ノズル１７’により混合分散液１Ａを噴射することもできる。
【００４８】
作製されるＣＮＴ含有繊維シート５Ａの厚さは、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。噴射ノズル１７によって噴射が可能となるように溶媒が比較的多い混合分散液１Ａが用いられているため、噴射直後のＣＮＴ含有繊維シート５Ａ（図３（ａ）のＣＮＴ含有繊維シート５Ａ）の厚さは、製造されるシート状ＣＮＴ７Ａの厚さに比べてやや厚めになる。
【００４９】
第２工程においては、作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ａの厚さに応じて、混合分散液１Ａの噴射流量と網状部材１９の送り速度とを調節することが好ましい。
【００５０】
（３）第３工程（加熱処理工程）
第３工程は、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを加熱して繊維を炭化又は除去することにより、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ａを作製する加熱処理工程である。
【００５１】
第３工程は、以下のようにして行う。すなわち、図２及び図３（ｂ）に示すように、順次送られてくる網状部材１９を加熱装置３０内に通して、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを加熱処理する。これにより、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａ中の繊維が炭化又は除去されて、シート状ＣＮＴ７Ａを連続的に作製することができる。作製されたシート状ＣＮＴ７Ａは巻き取りローラ２７によって巻き取られる。
【００５２】
使用する加熱装置３０は特に限定されない。実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、加熱装置３０として燃焼炉を使用しているが、この他にも、電熱線を用いて構成した加熱装置や、赤外線を利用した加熱装置などを適宜使用することができる。
【００５３】
なお、第２工程と第３工程との間に、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを図示しない１対のローラの間に通すことによって、ＣＮＴ含有繊維シートを脱水する工程を実施するようにしてもよい。また、第２工程と第３工程との間に、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを図示しない乾燥機に通してＣＮＴ含有繊維シートを乾燥する工程を実施するようにしてもよい。
【００５４】
温度や時間等の加熱条件は、セルロース繊維の種類や加熱装置３０の構造、製造するシート状ＣＮＴ７Ａの特性に応じて適宜最適な値を選択することができる。セルロース繊維の一部又は全部を炭化させた状態で残すのか、あるいは、セルロース繊維を完全に焼却して除去するのかによって、加熱温度や加熱時間などが異なる。セルロース繊維を完全に除去するには、セルロース繊維を確実に焼失できる温度及び時間で加熱することが必要である。
【００５５】
セルロース繊維を完全に除去した場合には、軽量、かつ、ＣＮＴの特性をより発揮させることができるシート状ＣＮＴ７Ａとすることができる。一方、一部又は全部のセルロース繊維を炭化して残す場合には、嵩密度が高く、比較的高強度のシート状ＣＮＴ７Ａとすることができる。
【００５６】
加熱処理後に作製されるシート状ＣＮＴ７Ａの厚さは、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。
【００５７】
以上の工程を経て、シート状ＣＮＴ７Ａを連続的に製造することができる。製造されたシート状ＣＮＴ７Ａは、その後、使用目的や用途に応じて適宜の大きさに裁断されて使用される。
【００５８】
実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、少なくともＣＮＴ分散液と繊維とを混合した混合分散液１Ａを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ａ中の繊維を炭化又は除去して、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ａを製造することとしているため、導電性が高く、高温環境下で使用可能なシート状ＣＮＴ７Ａを製造することが可能となる。
【００５９】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、少なくともＣＮＴ分散液と繊維とを混合した混合分散液１Ａを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ａを基にシート状ＣＮＴ７Ａを製造することとしているために、ＣＮＴが凝集した状態で存在するおそれが少なく、ＣＮＴの導電性等の特性を活かしたシート状ＣＮＴ７Ａを製造することが可能となる。
【００６０】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、混合分散液１Ａを網状部材１９に噴射してＣＮＴ含有繊維シート５Ａを連続的に作製しながら、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを加熱処理してシート状ＣＮＴ７Ａを製造するようにしているために、生産ラインを構築して、混合分散液１Ａからシート状ＣＮＴ７Ａを高い生産効率で製造することが可能となる。
【００６１】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、混合分散液１Ａを網状部材１９に噴射することにより中間体としてのＣＮＴ含有繊維シート５Ａを作製することとしているため、溶媒含有量の低いＣＮＴ含有繊維シート５Ａを作製することが可能となり、爾後の加熱時間を短縮することが可能となる。
【００６２】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、繊維がセルロース繊維であり、かつ、混合分散液１Ａが水系の混合分散液であるため、ＣＮＴが繊維表面に均一に付着した構造のＣＮＴ含有繊維シート５Ａを作製することが可能となり、ＣＮＴが均一に分散したシート状ＣＮＴ７Ａを製造することが可能となる。
【００６３】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、ＣＮＴ分散液に界面活性剤が含有されているため、ＣＮＴ分散液中でＣＮＴがよく分散するようになる。
【００６４】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、ＣＮＴ分散液と繊維分散液とを混合する前に、繊維に、ＣＮＴの定着液を吸着させることとしているため、ＣＮＴが繊維の表面に良好に定着するようになる。
【００６５】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、定着液と界面活性剤とが逆の極性を有するため、ＣＮＴが繊維の表面により一層良好に定着するようになる。
【００６６】
さらにまた、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、少なくともＣＮＴ分散液と繊維分散液とを混合して混合分散液１Ａを作製することとしているため、ＣＮＴと繊維とが良好に分散し、ＣＮＴが凝集した状態で存在するおそれがより一層少ない混合分散液１Ａを作製することが可能となる。
【００６７】
［実施形態２］
図５は、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。なお、以下の図面において、特に説明がない限り、図１と同じ符号が付されているものは同じ構成要素を示しており、これらの構成要素は実施形態１で説明した内容に沿って同様に構成することができる。
【００６８】
実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、図５に示すように、基本的には実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様の工程を含むものであるが、第１工程の内容が実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合とは異なる。
【００６９】
すなわち、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、少なくともＣＮＴ分散液と繊維と増粘剤とを混合してこれらの混合分散液１Ｂを作製することとしている。
ＣＮＴ分散液及び繊維は、実施形態１のシート状ＣＮＴの製造方法で使用したものを好適に使用することができる。繊維は、あらかじめ繊維分散液としたものを混合することもできる。また、混合分散液１Ｂは好ましくは水系分散液である。
【００７０】
増粘剤は、歩留向上剤や紙力増強剤として用いられ、混合分散液中で接着剤として機能する材料であって、網状部材１９上に噴射する混合分散液１Ｂをシート状に保持することを容易にするために混合される。増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、カゼイン、ポリアクリル酸ソーダ、スチレン−無水マレイン酸共重合体などの水溶性高分子、珪酸塩などの無機重合体等を単独で、あるいは、組み合わせて使用することができる。このうち、水溶性ポリマーとしては、例えば、天然水溶性ポリマーのカチオン性デンプン、合成水溶性ポリマーのポリエチレンイミン、カチオン性ポリビニルアルコール、カチオン性アクリルアミド系重合体などのカチオン性水溶性ポリマー並びにアニオン性アクリルアミド系重合体などのアニオン性のポリマーを用いることができる。水溶性ポリマーは、これ以外にも、水溶性非イオンポリマーや水溶性両性ポリマーなどを使用することもできる。
【００７１】
第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）及び第３工程（加熱処理工程）は、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法の各工程と同様に行われる。以上の工程を経て、シート状ＣＮＴ７Ｂを連続的に製造することができる。
【００７２】
実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、接着剤として機能する増粘剤が混合分散液１Ｂ中に含有されているために、網状部材１９上に噴射したときに、混合分散液１Ｂをシート状に保持することが容易になる。したがって、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｂを作製することが容易になり、シート状ＣＮＴ７Ｂを高い生産効率で製造することが可能になる。また、製造するシート状ＣＮＴ７Ｂの厚さの管理を容易にすることが可能になるという効果も得られる。
【００７４】
［実施形態３］
図６は、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
図７は、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。図７（ａ）は第２工程を説明するために示す図であり、図７（ｂ）は第３工程を説明するために示す図である。
【００７５】
実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、基本的には実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様の工程を含むものであるが、第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）の内容が実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合とは異なる。
【００７６】
すなわち、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、図６及び図７（ａ）に示すように、混合分散液１Ｃを基材２９上にコーティングすることによりＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを連続的に作製することとしている。以下、製造工程に沿って実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明する。
【００７７】
（１）第１工程（混合分散液作製工程）
第１工程は、ＣＮＴが分散して存在するように作製されたＣＮＴ分散液と繊維と増粘剤とを混合してこれらの混合分散液１Ｃを作製する混合分散液作製工程である。例えば、図６に示すように、タンク１１内にＣＮＴ分散液や繊維、水溶性ポリマー等を投入して、混合装置１３によってこれらを混合して混合分散液１Ｃを作製する。
【００７８】
第１工程については、基本的に実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法における混合分散液作製工程と同様に実施することができるために、詳細な説明は省略する。但し、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、基材２９上に混合分散液１Ｃをコーティングするため、用いる塗工機３１の構成や作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ｃの厚さ等に応じて粘度や密度等を調整することが重要である。
【００７９】
また、基材２９上にコーティングする混合分散液１Ｃをシート状に保持することを容易にするために、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、混合分散液１Ｃに増粘剤を混合することが重要である。
【００８０】
（２）第２工程
第２工程は、混合分散液１Ｃを基材２９上にコーティングしてＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを連続的に作製するＣＮＴ含有繊維シート作製工程である。
【００８１】
第２工程は、以下のようにして行う。すなわち、図６に示すように、基材２９を送りローラ２３，２５によって一方方向に回転させる。この状態で、図６及び図７（ａ）に示すように、ポンプ１５によって混合分散液１Ｃを塗工機３１に供給するとともに、塗工機３１によって基材２９上に混合分散液１Ｃをコーティングし、連続的にＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを作製する。図６及び図７（ａ）に示す例では、塗工機３１としてロールコーターを用いる例が示されているが、塗工機３１はロールコーターに限定されない。
【００８２】
基材２９は、実施形態１のシート状ＣＮＴの製造方法で使用する網状部材１９とは異なり、混合分散液１Ｃあるいはその溶媒が通過しないように構成されている。基材２９を構成する材料自体は特に限定されない。樹脂フィルムのように溶媒を透過させない材料からなっていてもよいし、紙や不織布のように溶媒を透過させる材料からなっていてもよい。但し、基材２９上にＣＮＴ含有繊維シート５Ｃが堆積された状態で加熱装置３０内に投入されるために、耐熱性の高い材料によって基材２９を構成することが好ましい。
【００８３】
ＣＮＴ含有繊維シート５Ｃの厚さは、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。コーティングによってＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを作製する方法の場合には、粘度あるいは濃度の高い混合分散液１Ｃを用いることができるため、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法において作製されるＣＮＴ含有繊維シート５Ａの厚さに比べてやや薄くなる傾向にある。
【００８４】
第２工程においては、作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ｃの厚さに応じて、混合分散液１Ｃの粘度と基材２９の送り速度とを調節することが好ましい。
【００８５】
（３）第３工程（加熱処理工程）
第３工程は、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを加熱処理して繊維を炭化又は除去することにより、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ｃを作製する加熱処理工程である。図６及び図７（ｂ）に示すように、順次送られてくる基材２９を加熱装置３０内に通過させて、基材２９上のＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを加熱処理して、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｃ中の繊維を炭化又は除去する。これにより、シート状ＣＮＴ７Ｃを連続的に製造することができる。製造されたシート状ＣＮＴ７Ｃは巻き取りローラ２７によって巻き取られる。
【００８６】
実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の第３工程においても、実施形態１又は実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法と同様に、使用する加熱装置３０は特に限定されない。また、温度や時間等の加熱条件は、混合分散液１Ｃの原料や加熱装置３０の構造に応じて適宜最適な値を選択することができる。
【００８７】
以上の工程を経て、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ｃを連続的に製造することができる。製造されたシート状ＣＮＴ７Ｃは、その後、使用目的や用途に応じて適宜の大きさに裁断されて使用される。
【００８８】
以上説明したように、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、第２工程の内容が実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合とは異なるが、少なくともＣＮＴ分散液と繊維と増粘剤とを混合した混合分散液１Ｃを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｃ中の繊維を炭化又は除去して、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することとしているために、導電性が高く、高温環境下で使用可能なシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することが可能となる。
【００８９】
また、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、上記した混合分散液１Ｃを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを基にシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することとしているため、ＣＮＴが凝集した状態で存在するおそれが少なく、ＣＮＴの導電性等の特性を活かしたシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することが可能となる。
【００９０】
また、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、上記した混合分散液１Ｃを用いて中間体としてのＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを作製することとしているため、混合分散液１Ｃを無駄にすることなく有効利用することが可能になるとともに、製造するシート状ＣＮＴ７Ｃの厚さの管理を容易にすることが可能になる。
【００９１】
また、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、上記した混合分散液１Ｃを用いて連続的に作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを基にシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することとしているため、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、高い生産効率でシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することが可能になり、工業化によるシート状ＣＮＴ７Ｃの大量生産が可能となる。
【００９２】
また、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、混合分散液１Ｃを基材２９にコーティングしてＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを連続的に作製しながら、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを加熱処理してシート状ＣＮＴ７Ｃを製造するようにしているため、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、生産ラインを構築して、混合分散液１Ｃからシート状ＣＮＴ７Ｃを高い生産効率で製造することが可能となる。
【００９３】
また、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、増粘剤が混合分散液１Ｃ中に含有されているために、混合分散液１Ｃを基材２９上にコーティングしたときに、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｃをシート状に保持することが容易になる。したがって、中間体としてのＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを作製することが容易になり、シート状ＣＮＴ７Ｃを高い生産効率で製造することが可能になる。また、製造するシート状ＣＮＴ７Ｃの厚さの管理を容易にすることが可能になるという効果も得られる。
【００９４】
［実施形態４］
図８は、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
図９は、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。図９（ａ）は第２工程を説明するために示す図であり、図９（ｂ）は第３工程を説明するために示す図である。
【００９５】
実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、基本的には実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様の工程を含むものであるが、第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）の内容が実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合とは異なる。
【００９６】
すなわち、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、図８及び図９（ａ）に示すように、混合分散液１Ｄを基材２９上に糸状に垂下させながら垂下位置を基材面に沿って走査することによりＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを連続的に作製することとしている。以下、製造工程に沿って実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明する。
【００９７】
（１）第１工程（混合分散液作製工程）
第１工程は、ＣＮＴが分散して存在するように作製されたＣＮＴ分散液と繊維と増粘剤とを混合してこれらの混合分散液１Ｄを作製する混合分散液作製工程である。例えば、図８に示すように、タンク１１内にＣＮＴ分散液、繊維、水溶性ポリマー等を投入して、混合装置１３によってこれらを混合して混合分散液１Ｄを作製する。
【００９８】
第１工程については、基本的に実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法における混合分散液作製工程と同様に実施することができるために、詳細な説明は省略する。但し、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、基材２９上に混合分散液１Ｄを糸状に垂下しながらＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを作製することとしているために、用いるノズル３３の構成や作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ｄの厚さ等に応じて粘度や密度等を調整することが重要である。
【００９９】
また、基材２９上に作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ｄをシート状に保持することを容易にするために、実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、混合分散液に増粘剤を混合することが重要である。
【０１００】
用いる増粘剤としては、実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様の増粘剤を好適に用いることができる。
【０１０１】
（２）第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）
第２工程は、混合分散液１Ｄを基材２９上に糸状に垂下させながら垂下位置を基材面に沿って走査することによりＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを連続的に作製するＣＮＴ含有繊維シート作製工程である。
【０１０２】
第２工程は、以下のようにして行う。すなわち、図８に示すように、エンドレスベルト状の基材２９を送りローラ２３，２５によって一方方向に回転させる。この状態で、図８及び図９（ａ）に示すように、ポンプ１５によって混合分散液１Ｄをノズル３３に供給してノズル３３から混合分散液１Ｄを基材２９に向けて糸状に垂下させる。このとき、混合分散液１Ｄは、増粘剤により粘度が高く、また、糸状に垂下する過程で溶媒が蒸発するため、糸状形状を保ったまま基材上に堆積する。
【０１０３】
図９（ａ）に示す例では、ポンプ１５によって圧送される混合分散液１Ｄが３系統に分配されて、３つのノズル３３から糸状の混合分散液１Ｄが垂下されるようになっている。第２工程においては、ノズル３３の配置位置を基材面に沿って規則的に又は不規則に高速に走査することにより、混合分散液１Ｄの垂下位置を基材面に沿って走査して、不織布状のＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを連続的に作製する。これにより、基材２９上にＣＮＴ含有繊維シート５Ｄが作製され、上面にＣＮＴ含有繊維シート５Ｄが作製された基材２９が順次第３工程に送られる。
【０１０４】
ノズル３３の数は特に限定されるものではなく、１又は複数のノズル３３から混合分散液１Ｄを垂下することができる。また、複数の吐出口を有する１又は複数のノズルを用いることもできる。
【０１０５】
基材２９は、実施形態３のシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、混合分散液１Ｄあるいはその溶媒が通過しないように構成されている。基材２９を構成する材料自体は特に限定されない。樹脂フィルムのように溶媒を透過させない材料からなっていてもよいし、紙や不織布のように溶媒を透過させる材料からなっていていてもよい。但し、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、耐熱性の高い材料によって基材２９を構成することが好ましい。
【０１０６】
ＣＮＴ含有繊維シート５Ｄの厚さは、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、不織布状のＣＮＴ含有繊維シート５Ｄが作製されるため、実施形態１〜３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合よりも厚く通気度の高いシート状ＣＮＴを製造することが可能となる。
【０１０７】
第２工程においては、作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ｄの厚さ、密度、通気度などに応じて、混合分散液１Ｄの粘度と、基材２９の送り速度と、ノズル３３の内径を調節することが好ましい。
【０１０８】
（３）第３工程（加熱処理工程）
第３工程は、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを加熱処理して、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｄ中の繊維を炭化又は除去することによりシート状ＣＮＴ７Ｄを作製する加熱処理工程である。図８及び図９（ｂ）に示すように、順次送られてくる基材２９を加熱装置３０内に通過させて、基材２９上のＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを加熱処理する。これにより、シート状ＣＮＴ７Ｄを連続的に製造することができる。製造されたシート状ＣＮＴ７Ｄは巻き取りローラ２７によって巻き取られる。
【０１０９】
実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法の加熱処理工程においても、実施形態１〜実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法と同様に、使用する加熱装置３０は特に限定されない。また、温度や時間等の乾燥条件は、混合分散液１Ｄの原料や加熱装置３０の構造に応じて適宜最適な値を選択することができる。
【０１１０】
以上の工程を経て、シート状ＣＮＴ７Ｄを連続的に製造することができる。製造されたシート状ＣＮＴ７Ｄは、その後、使用目的や用途に応じて適宜の大きさに裁断されて使用される。
【０１１１】
以上説明したように、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、第２工程の内容が実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合とは異なるが、少なくともＣＮＴ分散液と繊維とを混合した混合分散液１Ｄを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｄ中の繊維を炭化又は除去して、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ｄを製造することとしているため、実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、導電性が高く、高温環境下で使用可能なシート状ＣＮＴ７Ｄを製造することが可能となる。
【０１１２】
また、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、上記した混合分散液１Ｄを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを基にシート状ＣＮＴ７Ｄを製造することとしているため、ＣＮＴが凝集した状態で存在するおそれが少なく、ＣＮＴの導電性等の特性を活かしたシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することが可能となる。
【０１１３】
また、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、上記した混合分散液１Ｄを用いて連続的に作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを基にシート状ＣＮＴ７Ｄを製造することとしているため、実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、高い生産効率でシート状ＣＮＴ７Ｄを製造することが可能になり、工業化によるＣＮＴ含有シート７Ｄの大量生産が可能となる。
【０１１４】
また、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、混合分散液１Ｄから中間体としてのＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを連続的に作製することとしているため、実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、生産ラインを構築して、混合分散液１ＤからＣＮＴ含有シート７Ｄを高い生産効率で製造することが可能となる。
【０１１５】
また、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、増粘剤が混合分散液１Ｄ中に含有されているために、基材２９に向けてノズル３３から混合分散液１Ｄを糸状に垂下させながらＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを作製するときに、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｄをシート状に保持することが容易になる。したがって、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを作製することが容易になり、シート状ＣＮＴ７Ｄを高い生産効率で製造することが可能になる。また、製造するシート状ＣＮＴ７Ｄの厚さの管理を容易にすることが可能になるという効果も得られる。
【０１１６】
また、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、混合分散液１Ｄを無駄にすることなく有効利用することが可能になるとともに、不織布状のシート状ＣＮＴ７Ｄを高い生産効率で製造することが可能となる。
【０１１７】
以上、本発明のシート状ＣＮＴの製造方法を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０１１８】
（１）上記各実施形態において示した各要素の寸法、形状、配置、材料は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に決定することができる。
【０１１９】
（２）上記実施形態１〜４においては、網状部材１９又は基材２９を送りローラ２３，２５によって順次送り出すようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、所定の大きさの基材をベルトコンベア上に載置して流すようにしてもよい。図１０は、変形例１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。図１０に示すように、送りローラ２３，２５によって一方方向に回転されたベルトコンベア３５上に矩形状の基材３７を載置して当該基材３７を搬送するとともに、搬送されていく基材３７上に混合分散液１Ｅを噴射して矩形状のＣＮＴ含有繊維シート５Ｅを作製し、さらに当該ＣＮＴ含有繊維シート５Ｅを加熱処理してシート状ＣＮＴ７Ｅを製造することにより、矩形状のシート状ＣＮＴ７Ｅを連続的に製造することもできる。この場合において、混合分散液を噴射するのではなく、コーティングしたり、糸状に垂下しながら垂下位置を基材面に沿って走査したりすることによっても、ＣＮＴ含有繊維シートを作製することができる。
【０１２０】
（３）上記実施形態１〜４においては、第２工程と第３工程とを一連のライン上で実施するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２工程と第３工程とを別のラインに分けて実施することも可能である。図１１は、変形例２に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。図１１に示すように、送りローラ２３，２５によって基材４３を一方方向に回転させながら、噴射ノズル１７によって基材４３上に混合分散液１Ｆを噴射して湿潤状態のＣＮＴ含有繊維シート５０を形成し、そのまま湿潤状態のＣＮＴ含有繊維シート５０をヒーター２１ａ，２１ｂを備えた乾燥装置内に通過させて、乾燥状態のＣＮＴ含有繊維シート５Ｆを作製する。次いで、作製されたＣＮＴ含有繊維シート５Ｆを加熱装置３０内で加熱して繊維を炭化又は除去することにより、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ｆが製造される。このような方法によっても、導電性が高められ、高温環境下でも使用可能なシート状ＣＮＴを高い生産効率で製造することが可能になる。
【０１２１】
また、変形例２に係るシート状ＣＮＴの製造方法のように第２工程と第３工程とを分ける場合には、上記図１０に示すような矩形状の基材３７を使用することにより、第２工程と第３工程との間の移動を容易にすることが可能になるとともに、大型の加熱装置３０を用いて一度に大量のＣＮＴ含有繊維シートを加熱処理することが可能になる。
【０１２２】
（４）上記実施形態１〜４においては、網状部材１９や基材２９を一方方向に回転させて、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄあるいはシート状ＣＮＴ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄを連続的に製造するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、少なくともＣＮＴ分散液と繊維とを混合した混合分散液を、古来の抄紙法にならって抄き網を用いて抄紙することでＣＮＴ含有繊維シートを作製した後、当該ＣＮＴ含有繊維シートを加熱して繊維を炭化又は除去することにより、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴを製造することもできる。
【０１２３】
（５）上記実施形態４においては、混合分散液１Ｄをノズル３３から糸状に吐出しながら当該ノズル３３を基材面に沿って走査してＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを作製することとしているが、混合分散液をノズルから糸状に吐出しながら当該ノズルの吐出角度を規則的に又は不規則に変えてＣＮＴ含有繊維シートを作製するようにしてもよい。このようにすることによっても、不織布状のシート状ＣＮＴを高い生産効率で製造することが可能になる。
【符号の説明】
【０１２４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ…混合分散液、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ…ＣＮＴ含有繊維シート、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ…シート状ＣＮＴ、１１…タンク、１３…混合装置、１５…ポンプ、１７，１７’…噴射ノズル、１９…網状部材、２１ａ，２１ｂ…ヒーター、２３，２５…送りローラ、２７…巻き取りローラ、２８…溶媒受部、２９，３７，４３…基材、３０…加熱装置、３１…塗工機（ロールコーター）、３３…ノズル、３５…ベルトコンベア、５０…湿潤状態のＣＮＴ含有繊維シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状カーボンナノ構造物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノテクノロジーの分野においては、導電性や引張強度特性、柔軟性、熱伝導性、耐熱性等に優れたカーボンナノ構造物の研究が進められている。このカーボンナノ構造物は、代表的にはカーボンナノチューブとして知られている。
【０００３】
また、このカーボンナノ構造物は上記のような優れた性質を有しているために、これを応用してカーボンナノ構造物を含有する紙やシート状物を構成し、導電材料や電磁波シールド材料、電磁波吸収材料、マイクロ波吸収発熱材料、電極、超微細フィルター、面状発熱材料、触媒担体材料、燃料電池材料、二次電池材料、電気自動車等に使用することが検討されている。
【０００４】
従来、このようなカーボンナノ構造物を含有するシート状物の製造方法として、抄き網を用いた湿式抄紙法や、カーボンナノ構造物の分散液を用いた含浸法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。湿式抄紙法とは、カーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合して混合分散液を作製した後、抄き網を用いてこの混合分散液を湿式抄紙して、カーボンナノ構造物含有繊維シートを得るというものである。また、含浸法とは、カーボンナノ構造物を含まない繊維混合体にカーボンナノ構造物の分散液を含浸させて、カーボンナノ構造物含有繊維シートを得るというものである。
【０００５】
従来の湿式抄紙法や含浸法によるカーボンナノ構造物含有繊維シートの製造方法によれば、カーボンナノ構造物が比較的均一に分散した状態で繊維表面に付着したカーボンナノ構造物含有繊維シートを製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００９／０５４４１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のカーボンナノ構造物含有繊維シートの製造方法によって製造されるカーボンナノ構造物含有繊維シートは、カーボンナノ構造物以外に多量の繊維を含んでいるために、導電性を高くすることが困難であり、さらには、高温環境下で使用することが困難であるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、導電性が高く、高温環境下で使用することが可能なシート状カーボンナノ構造物を製造することが可能な、シート状カーボンナノ構造物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意努力を重ねた結果、カーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合した混合分散液を用いて作製したカーボンナノ構造物含有繊維シートを加熱して、繊維を炭化又は除去する方法を採用することによって、導電性が高く、しかも、高温環境下で使用することが可能なシート状カーボンナノ構造物が製造可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
［１］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法は、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合して混合分散液を作製する第１工程と、前記混合分散液を用いてカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製する第２工程と、前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを加熱して前記繊維を炭化又は除去することにより、前記カーボンナノ構造物を主体としてなるシート状カーボンナノ構造物を作製する第３工程と、をこの順序で含むことを特徴とする。
【００１１】
このため、本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法によれば、作製されたカーボンナノ構造物含有繊維シート中の繊維を炭化あるいは除去して、カーボンナノ構造物を主体としてなるシート状カーボンナノ構造物を製造することとしているために、導電性が高く、高温環境下で使用可能なシート状カーボンナノ構造物の製造を可能にすることができる。
【００１２】
また、本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法によれば、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合した混合分散液を用いて作製したカーボンナノ構造物含有繊維シートを基にシート状カーボンナノ構造物を製造することとしているために、カーボンナノ構造物が凝集した状態で存在するおそれが少なく、カーボンナノ構造物の導電性等の特性を活かしたシート状カーボンナノ構造物を製造することが可能となる。
【００１３】
なお、本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、「カーボンナノ構造物」とは、ほぼ炭素元素のみにより構成されたナノメートルオーダーの構造体のことを言い、グラファイト構造を持つシートであるグラフェンシート、１つのグラフェンシートが筒状になった単層カーボンナノチューブ、２つ以上のグラフェンシートが筒状に層をなしている多層カーボンナノチューブ、ナノメートルサイズの直径を持つカーボン繊維が直径１０００ｎｍ以内でらせん状になったカーボンナノコイル、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノカプセルなどを好ましく例示できる（以下、本明細書において「ＣＮＴ」の用語は、これらのカーボンナノ構造物を含む総称として用いている。）
【００１４】
また、「シート状カーボンナノ構造物」とは、カーボンナノ構造物が主体となって構成されたシート状物のことを言う。
【００１５】
また、「カーボンナノ構造物含有繊維シート」とは、繊維が主体となって構成され、カーボンナノ構造物が分散されているシート状物のことを言う。この「カーボンナノ構造物含有繊維シート」は、湿潤状態のもの及び乾燥状態のものをともに含む。
【００１６】
［２］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記繊維がセルロース繊維であり、かつ、前記混合分散液が水系の混合分散液であることが好ましい。
【００１７】
このような方法とすることにより、カーボンナノ構造物が繊維表面に均一に付着した構造のカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製することが可能となり、カーボンナノ構造物が均一に分散したシート状カーボンナノ構造物を製造することが可能となる。セルロース繊維は、カルボキシル基や水酸基などの親水基を有するため、水によく分散するからである。
【００１８】
［３］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記混合分散液を網状部材に噴射することにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することが好ましい。
【００１９】
このような方法とすることにより、混合分散液のうちの一部の溶媒を通過させながらカーボンナノ構造物含有繊維シートを網状部材上に作製することができるために、溶媒含有量の低いカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製することが可能となり、爾後の加熱時間を短縮することが可能になる。
【００２０】
［４］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記混合分散液を基材上にコーティングすることにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することが好ましい。
【００２１】
このような方法とすることにより、混合分散液を無駄にすることなく効率的にシート状カーボンナノ構造物を製造することが可能になる。また、基材上にコーティングすることによりカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製することとしているため、得られるシート状カーボンナノ構造物の厚さの管理を容易にすることが可能となる。
【００２２】
［５］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記混合分散液を基材上に糸状に垂下させながら垂下位置を前記基材面に沿って走査することにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することが好ましい。
【００２３】
このような方法とすることにより、不織布状のシート状カーボンナノ構造物を高い生産効率で製造することが可能になる。
【００２４】
［６］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記第１工程においては、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維と増粘剤とを混合して混合分散液を作製することが好ましい。
【００２５】
このような方法とすることにより、カーボンナノ構造物含有繊維シートを作製することが容易になり、ひいては、シート状カーボンナノ構造物を高い生産効率で製造することが可能となる。
【００２６】
増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、カゼイン、ポリアクリル酸ソーダ、スチレン−無水マレイン酸共重合体などの水溶性高分子、珪酸塩などの無機重合体等を単独で、あるいは、組み合わせて使用することができる。
【００２７】
［７］本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、前記第１工程においては、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維の分散液とを混合して混合分散液を作製することが好ましい。
【００２８】
このような方法とすることにより、カーボンナノ構造物と繊維とが良好に分散し、カーボンナノ構造物が凝集した状態で存在するおそれがより一層少ない混合分散液を作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
【図３】実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。
【図４】実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程の別の例を説明するために示す図である。
【図５】実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
【図６】実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
【図７】実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。
【図８】実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
【図９】実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。
【図１０】変形例１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明するために示す図である。
【図１１】変形例２に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明のシート状カーボンナノ構造物の製造方法について、図に示す実施形態に基づいて説明する。
【００３１】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明するために示す図である。
図２は、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
図３は、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。図３（ａ）は第２工程を説明するために示す図であり、図３（ｂ）は第３工程を説明するために示す図である。
図４は、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程の別の例を説明するために示す図である。
【００３２】
実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、図１及び図２に示すように、少なくともＣＮＴ分散液と繊維とを混合して混合分散液１Ａを作製する第１工程（混合分散液作製工程）と、混合分散液１Ａを用いてＣＮＴ含有繊維シート５Ａを作製する第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）と、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを加熱して繊維を炭化又は除去することにより、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ａを作製する第３工程（加熱処理工程）とをこの順序で含む。以下、製造工程に沿って実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を詳細に説明する。
【００３３】
（１）第１工程（混合分散液作製工程）
第１工程は、ＣＮＴが分散して存在するように作製されたＣＮＴ分散液と繊維とを混合してこれらの混合分散液１Ａを作製する混合分散液作製工程である。この工程においては、例えば、図１及び図２に示すように、タンク１１内にＣＮＴ分散液、繊維等を投入して、混合装置１３によってこれらを混合して混合分散液１Ａを作製する。
【００３４】
ＣＮＴ分散液の作製方法は、特に限定されるものではなく、国際公開第ＷＯ２００９／０５４４１５号、国際公開第ＷＯ２００８／０６９１５０号などに例示された方法を好適に採用することができる。一例を挙げれば、ＣＮＴの分散を助ける界面活性剤を使用して、超音波処理等で分散する方法や、有機溶剤を使用して超音波処理等によって分散する方法、同じ極性を有する分子同士の斥力を利用して分散する方法、ＣＮＴに磁性体を付着させて分散する方法、ＣＮＴの表面を修飾することで分散する方法等を、単独で、あるいは、組み合わせて実施することで、ＣＮＴが凝集することなく均一に分散して存在するＣＮＴ分散液を作製することができる。
【００３５】
用いられるＣＮＴは特に限定されない。ＣＮＴの例としては、グラフェンシート、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノカプセル等を単独で、あるいは、組み合わせて使用することができる。また、ＣＮＴの製造方法についても、ＣＶＤ法、アーク放電法等、いずれの方法であっても構わない。
【００３６】
ＣＮＴ分散液に対して混合する繊維は、中間体として作製されるＣＮＴ含有繊維シート５Ａの主体となる材料であり、実施形態１においてはセルロース繊維を用いる。セルロース繊維としては、例えば、木材パルプ繊維や非木材パルプ繊維、セルロース繊維を処理して得られるマイクロフィブリル繊維、バイオセルロース繊維等を単独で、あるいは、適宜組み合わせて使用することができる。ただし、第３工程においてシート状ＣＮＴ７Ａを効率的に作製するためには、炭化あるいは焼却される温度がＣＮＴの耐熱温度よりも低い繊維を使用することが重要である。
【００３７】
繊維は、乾燥状態の繊維をＣＮＴ分散液に直接投入するのではなく、あらかじめ繊維の分散液（以下、「繊維分散液」と称する。）を作製した上で、ＣＮＴ分散液と混合することとしている。このように混合分散液１Ａを作製することにより、繊維が凝集することを防ぐことができる。
【００３８】
ＣＮＴ分散液としては界面活性剤を含有するＣＮＴ分散液を用い、繊維分散液としてはＣＮＴ定着液を含有する繊維分散液を用いる。界面活性剤（アニオン性界面活性剤）と定着液（カチオン性定着剤）とは逆の極性を有する。そして、ＣＮＴ分散液と繊維分散液とを混合する前に、繊維にＣＮＴ定着液を吸着させることとしている。
【００３９】
混合分散液１Ａには、これ以外にも、無機系あるいは有機系の接着剤や増強剤、増粘剤等の添加物を適宜混合することができる。製造するシート状ＣＮＴ７Ａの用途に応じて、混合する材料やその種類、混合比率等を決定することが好ましい。実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、網状部材１９に混合分散液１Ａを噴射する第２工程を含むものであるために、噴射装置によって混合分散液１Ａを噴射できるように粘度や密度等を調整することが重要である。
【００４０】
混合分散液１Ａは有機系分散液又は水系分散液のいずれであってもよいが、中でも、少なくともＣＮＴ分散液やセルロース繊維を、水や水及びアルコールの混合溶媒等の溶媒中に分散させた水系分散液とすることが好ましい。水系分散液であれば、混合分散液１Ａ中のＣＮＴやセルロース繊維が均一に分散しやすくなる。
【００４１】
なお、混合分散液１Ａの作製に用いる混合装置１３は特に限定されるものではなく、公知のミキサー等の中から、適宜最適なものを選択することができる。
【００４２】
（２）第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）
第２工程は、混合分散液１Ａを用いてＣＮＴ含有繊維シート５Ａを作製するＣＮＴ含有繊維シート作製工程である。具体的には、混合分散液１Ａを網状部材１９に噴射して、繊維を主体としてなるＣＮＴ含有繊維シート５Ａを連続的に作製する。
【００４３】
第２工程は、以下のようにして行う。すなわち、図２に示すように、エンドレスベルト状の網状部材１９を送りローラ２３，２５によって一方方向に回転させる。この状態で、図２及び図３（ａ）に示すように、ポンプ１５によってタンク１１内の混合分散液１Ａを噴射ノズル１７に向けて圧送し、混合分散液１Ａの圧力が噴射ノズル１７の開弁圧を超えたときに、あるいは、噴射ノズル１７の開弁操作をすることで、送られていく網状部材１９に向けて噴射ノズル１７から混合分散液１Ａが噴射される。噴射ノズル１７自体が加圧機構を有していてもよく、この場合には、噴射ノズル１７の加圧機構の動作によって混合分散液１Ａの噴射動作を制御する。
【００４４】
図３（ａ）に示す例では、ポンプ１５によって圧送される混合分散液１Ａが２系統に分配されて、２つの噴射ノズル１７から混合分散液１Ａが噴射されるようになっている。これにより、網状部材１９上にＣＮＴ含有繊維シート５Ａが作製され、上面にＣＮＴ含有繊維シート５Ａが作製された網状部材１９が順次加熱処理工程に送られる。
【００４５】
実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法では、混合分散液１Ａを網状部材１９に噴射することとしているため、噴射後、加熱するまでの間に、混合分散液１Ａ中の溶媒の一部が網状部材１９を通過して落下する。網状部材１９を通過して落下した溶媒は、溶媒受部２８内に回収される。
【００４６】
網状部材１９を構成する材料自体は特に限定されないが、網状部材１９は、送りローラ２３，２５によって一方方向に回転可能に構成されている。また、実施形態１のシート状ＣＮＴの製造方法においては、網状部材１９上にＣＮＴ含有繊維シート５Ａが堆積された状態で加熱装置３０内に投入されるために、金属等の耐熱性の高い材料によって網状部材１９を構成することが好ましい。
【００４７】
噴射ノズル１７の数は特に限定されるものではなく、１つ又は複数の噴射ノズル１７から混合分散液１Ａを噴射することができる。あるいは、図４に示すように、網状部材１９の移動方向に直交する方向に配列された複数の吐出口を有する噴射ノズル１７’により混合分散液１Ａを噴射することもできる。
【００４８】
作製されるＣＮＴ含有繊維シート５Ａの厚さは、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。噴射ノズル１７によって噴射が可能となるように溶媒が比較的多い混合分散液１Ａが用いられているため、噴射直後のＣＮＴ含有繊維シート５Ａ（図３（ａ）のＣＮＴ含有繊維シート５Ａ）の厚さは、製造されるシート状ＣＮＴ７Ａの厚さに比べてやや厚めになる。
【００４９】
第２工程においては、作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ａの厚さに応じて、混合分散液１Ａの噴射流量と網状部材１９の送り速度とを調節することが好ましい。
【００５０】
（３）第３工程（加熱処理工程）
第３工程は、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを加熱して繊維を炭化又は除去することにより、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ａを作製する加熱処理工程である。
【００５１】
第３工程は、以下のようにして行う。すなわち、図２及び図３（ｂ）に示すように、順次送られてくる網状部材１９を加熱装置３０内に通して、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを加熱処理する。これにより、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａ中の繊維が炭化又は除去されて、シート状ＣＮＴ７Ａを連続的に作製することができる。作製されたシート状ＣＮＴ７Ａは巻き取りローラ２７によって巻き取られる。
【００５２】
使用する加熱装置３０は特に限定されない。実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、加熱装置３０として燃焼炉を使用しているが、この他にも、電熱線を用いて構成した加熱装置や、赤外線を利用した加熱装置などを適宜使用することができる。
【００５３】
なお、第２工程と第３工程との間に、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを図示しない１対のローラの間に通すことによって、ＣＮＴ含有繊維シートを脱水する工程を実施するようにしてもよい。また、第２工程と第３工程との間に、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを図示しない乾燥機に通してＣＮＴ含有繊維シートを乾燥する工程を実施するようにしてもよい。
【００５４】
温度や時間等の加熱条件は、セルロース繊維の種類や加熱装置３０の構造、製造するシート状ＣＮＴ７Ａの特性に応じて適宜最適な値を選択することができる。セルロース繊維の一部又は全部を炭化させた状態で残すのか、あるいは、セルロース繊維を完全に焼却して除去するのかによって、加熱温度や加熱時間などが異なる。セルロース繊維を完全に除去するには、セルロース繊維を確実に焼失できる温度及び時間で加熱することが必要である。
【００５５】
セルロース繊維を完全に除去した場合には、軽量、かつ、ＣＮＴの特性をより発揮させることができるシート状ＣＮＴ７Ａとすることができる。一方、一部又は全部のセルロース繊維を炭化して残す場合には、嵩密度が高く、比較的高強度のシート状ＣＮＴ７Ａとすることができる。
【００５６】
加熱処理後に作製されるシート状ＣＮＴ７Ａの厚さは、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。
【００５７】
以上の工程を経て、シート状ＣＮＴ７Ａを連続的に製造することができる。製造されたシート状ＣＮＴ７Ａは、その後、使用目的や用途に応じて適宜の大きさに裁断されて使用される。
【００５８】
実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、少なくともＣＮＴ分散液と繊維とを混合した混合分散液１Ａを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ａ中の繊維を炭化又は除去して、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ａを製造することとしているため、導電性が高く、高温環境下で使用可能なシート状ＣＮＴ７Ａを製造することが可能となる。
【００５９】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、少なくともＣＮＴ分散液と繊維とを混合した混合分散液１Ａを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ａを基にシート状ＣＮＴ７Ａを製造することとしているために、ＣＮＴが凝集した状態で存在するおそれが少なく、ＣＮＴの導電性等の特性を活かしたシート状ＣＮＴ７Ａを製造することが可能となる。
【００６０】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、混合分散液１Ａを網状部材１９に噴射してＣＮＴ含有繊維シート５Ａを連続的に作製しながら、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａを加熱処理してシート状ＣＮＴ７Ａを製造するようにしているために、生産ラインを構築して、混合分散液１Ａからシート状ＣＮＴ７Ａを高い生産効率で製造することが可能となる。
【００６１】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、混合分散液１Ａを網状部材１９に噴射することにより中間体としてのＣＮＴ含有繊維シート５Ａを作製することとしているため、溶媒含有量の低いＣＮＴ含有繊維シート５Ａを作製することが可能となり、爾後の加熱時間を短縮することが可能となる。
【００６２】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、繊維がセルロース繊維であり、かつ、混合分散液１Ａが水系の混合分散液であるため、ＣＮＴが繊維表面に均一に付着した構造のＣＮＴ含有繊維シート５Ａを作製することが可能となり、ＣＮＴが均一に分散したシート状ＣＮＴ７Ａを製造することが可能となる。
【００６３】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、ＣＮＴ分散液に界面活性剤が含有されているため、ＣＮＴ分散液中でＣＮＴがよく分散するようになる。
【００６４】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、ＣＮＴ分散液と繊維分散液とを混合する前に、繊維に、ＣＮＴの定着液を吸着させることとしているため、ＣＮＴが繊維の表面に良好に定着するようになる。
【００６５】
また、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、定着液と界面活性剤とが逆の極性を有するため、ＣＮＴが繊維の表面により一層良好に定着するようになる。
【００６６】
さらにまた、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、少なくともＣＮＴ分散液と繊維分散液とを混合して混合分散液１Ａを作製することとしているため、ＣＮＴと繊維とが良好に分散し、ＣＮＴが凝集した状態で存在するおそれがより一層少ない混合分散液１Ａを作製することが可能となる。
【００６７】
［実施形態２］
図５は、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。なお、以下の図面において、特に説明がない限り、図１と同じ符号が付されているものは同じ構成要素を示しており、これらの構成要素は実施形態１で説明した内容に沿って同様に構成することができる。
【００６８】
実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、図５に示すように、基本的には実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様の工程を含むものであるが、第１工程の内容が実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合とは異なる。
【００６９】
すなわち、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、少なくともＣＮＴ分散液と繊維と増粘剤とを混合してこれらの混合分散液１Ｂを作製することとしている。
ＣＮＴ分散液及び繊維は、実施形態１のシート状ＣＮＴの製造方法で使用したものを好適に使用することができる。繊維は、あらかじめ繊維分散液としたものを混合することもできる。また、混合分散液１Ｂは好ましくは水系分散液である。
【００７０】
増粘剤は、歩留向上剤や紙力増強剤として用いられ、混合分散液中で接着剤として機能する材料であって、網状部材１９上に噴射する混合分散液１Ｂをシート状に保持することを容易にするために混合される。増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、カゼイン、ポリアクリル酸ソーダ、スチレン−無水マレイン酸共重合体などの水溶性高分子、珪酸塩などの無機重合体等を単独で、あるいは、組み合わせて使用することができる。このうち、水溶性ポリマーとしては、例えば、天然水溶性ポリマーのカチオン性デンプン、合成水溶性ポリマーのポリエチレンイミン、カチオン性ポリビニルアルコール、カチオン性アクリルアミド系重合体などのカチオン性水溶性ポリマー並びにアニオン性アクリルアミド系重合体などのアニオン性のポリマーを用いることができる。水溶性ポリマーは、これ以外にも、水溶性非イオンポリマーや水溶性両性ポリマーなどを使用することもできる。
【００７１】
第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）及び第３工程（加熱処理工程）は、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法の各工程と同様に行われる。以上の工程を経て、シート状ＣＮＴ７Ｂを連続的に製造することができる。
【００７２】
実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、接着剤として機能する増粘剤が混合分散液１Ｂ中に含有されているために、網状部材１９上に噴射したときに、混合分散液１Ｂをシート状に保持することが容易になる。したがって、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｂを作製することが容易になり、シート状ＣＮＴ７Ｂを高い生産効率で製造することが可能になる。また、製造するシート状ＣＮＴ７Ｂの厚さの管理を容易にすることが可能になるという効果も得られる。
【００７４】
［実施形態３］
図６は、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
図７は、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。図７（ａ）は第２工程を説明するために示す図であり、図７（ｂ）は第３工程を説明するために示す図である。
【００７５】
実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、基本的には実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様の工程を含むものであるが、第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）の内容が実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合とは異なる。
【００７６】
すなわち、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、図６及び図７（ａ）に示すように、混合分散液１Ｃを基材２９上にコーティングすることによりＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを連続的に作製することとしている。以下、製造工程に沿って実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明する。
【００７７】
（１）第１工程（混合分散液作製工程）
第１工程は、ＣＮＴが分散して存在するように作製されたＣＮＴ分散液と繊維と増粘剤とを混合してこれらの混合分散液１Ｃを作製する混合分散液作製工程である。例えば、図６に示すように、タンク１１内にＣＮＴ分散液や繊維、水溶性ポリマー等を投入して、混合装置１３によってこれらを混合して混合分散液１Ｃを作製する。
【００７８】
第１工程については、基本的に実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法における混合分散液作製工程と同様に実施することができるために、詳細な説明は省略する。但し、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、基材２９上に混合分散液１Ｃをコーティングするため、用いる塗工機３１の構成や作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ｃの厚さ等に応じて粘度や密度等を調整することが重要である。
【００７９】
また、基材２９上にコーティングする混合分散液１Ｃをシート状に保持することを容易にするために、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、混合分散液１Ｃに増粘剤を混合することが重要である。
【００８０】
（２）第２工程
第２工程は、混合分散液１Ｃを基材２９上にコーティングしてＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを連続的に作製するＣＮＴ含有繊維シート作製工程である。
【００８１】
第２工程は、以下のようにして行う。すなわち、図６に示すように、基材２９を送りローラ２３，２５によって一方方向に回転させる。この状態で、図６及び図７（ａ）に示すように、ポンプ１５によって混合分散液１Ｃを塗工機３１に供給するとともに、塗工機３１によって基材２９上に混合分散液１Ｃをコーティングし、連続的にＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを作製する。図６及び図７（ａ）に示す例では、塗工機３１としてロールコーターを用いる例が示されているが、塗工機３１はロールコーターに限定されない。
【００８２】
基材２９は、実施形態１のシート状ＣＮＴの製造方法で使用する網状部材１９とは異なり、混合分散液１Ｃあるいはその溶媒が通過しないように構成されている。基材２９を構成する材料自体は特に限定されない。樹脂フィルムのように溶媒を透過させない材料からなっていてもよいし、紙や不織布のように溶媒を透過させる材料からなっていてもよい。但し、基材２９上にＣＮＴ含有繊維シート５Ｃが堆積された状態で加熱装置３０内に投入されるために、耐熱性の高い材料によって基材２９を構成することが好ましい。
【００８３】
ＣＮＴ含有繊維シート５Ｃの厚さは、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。コーティングによってＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを作製する方法の場合には、粘度あるいは濃度の高い混合分散液１Ｃを用いることができるため、実施形態１に係るシート状ＣＮＴの製造方法において作製されるＣＮＴ含有繊維シート５Ａの厚さに比べてやや薄くなる傾向にある。
【００８４】
第２工程においては、作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ｃの厚さに応じて、混合分散液１Ｃの粘度と基材２９の送り速度とを調節することが好ましい。
【００８５】
（３）第３工程（加熱処理工程）
第３工程は、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを加熱処理して繊維を炭化又は除去することにより、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ｃを作製する加熱処理工程である。図６及び図７（ｂ）に示すように、順次送られてくる基材２９を加熱装置３０内に通過させて、基材２９上のＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを加熱処理して、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｃ中の繊維を炭化又は除去する。これにより、シート状ＣＮＴ７Ｃを連続的に製造することができる。製造されたシート状ＣＮＴ７Ｃは巻き取りローラ２７によって巻き取られる。
【００８６】
実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の第３工程においても、実施形態１又は実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法と同様に、使用する加熱装置３０は特に限定されない。また、温度や時間等の加熱条件は、混合分散液１Ｃの原料や加熱装置３０の構造に応じて適宜最適な値を選択することができる。
【００８７】
以上の工程を経て、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ｃを連続的に製造することができる。製造されたシート状ＣＮＴ７Ｃは、その後、使用目的や用途に応じて適宜の大きさに裁断されて使用される。
【００８８】
以上説明したように、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、第２工程の内容が実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合とは異なるが、少なくともＣＮＴ分散液と繊維と増粘剤とを混合した混合分散液１Ｃを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｃ中の繊維を炭化又は除去して、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することとしているために、導電性が高く、高温環境下で使用可能なシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することが可能となる。
【００８９】
また、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、上記した混合分散液１Ｃを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを基にシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することとしているため、ＣＮＴが凝集した状態で存在するおそれが少なく、ＣＮＴの導電性等の特性を活かしたシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することが可能となる。
【００９０】
また、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、上記した混合分散液１Ｃを用いて中間体としてのＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを作製することとしているため、混合分散液１Ｃを無駄にすることなく有効利用することが可能になるとともに、製造するシート状ＣＮＴ７Ｃの厚さの管理を容易にすることが可能になる。
【００９１】
また、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、上記した混合分散液１Ｃを用いて連続的に作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを基にシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することとしているため、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、高い生産効率でシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することが可能になり、工業化によるシート状ＣＮＴ７Ｃの大量生産が可能となる。
【００９２】
また、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、混合分散液１Ｃを基材２９にコーティングしてＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを連続的に作製しながら、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを加熱処理してシート状ＣＮＴ７Ｃを製造するようにしているため、実施形態２に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、生産ラインを構築して、混合分散液１Ｃからシート状ＣＮＴ７Ｃを高い生産効率で製造することが可能となる。
【００９３】
また、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、増粘剤が混合分散液１Ｃ中に含有されているために、混合分散液１Ｃを基材２９上にコーティングしたときに、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｃをシート状に保持することが容易になる。したがって、中間体としてのＣＮＴ含有繊維シート５Ｃを作製することが容易になり、シート状ＣＮＴ７Ｃを高い生産効率で製造することが可能になる。また、製造するシート状ＣＮＴ７Ｃの厚さの管理を容易にすることが可能になるという効果も得られる。
【００９４】
［実施形態４］
図８は、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。
図９は、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法における第２工程及び第３工程を説明するために示す図である。図９（ａ）は第２工程を説明するために示す図であり、図９（ｂ）は第３工程を説明するために示す図である。
【００９５】
実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、基本的には実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様の工程を含むものであるが、第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）の内容が実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合とは異なる。
【００９６】
すなわち、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、図８及び図９（ａ）に示すように、混合分散液１Ｄを基材２９上に糸状に垂下させながら垂下位置を基材面に沿って走査することによりＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを連続的に作製することとしている。以下、製造工程に沿って実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法を説明する。
【００９７】
（１）第１工程（混合分散液作製工程）
第１工程は、ＣＮＴが分散して存在するように作製されたＣＮＴ分散液と繊維と増粘剤とを混合してこれらの混合分散液１Ｄを作製する混合分散液作製工程である。例えば、図８に示すように、タンク１１内にＣＮＴ分散液、繊維、水溶性ポリマー等を投入して、混合装置１３によってこれらを混合して混合分散液１Ｄを作製する。
【００９８】
第１工程については、基本的に実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法における混合分散液作製工程と同様に実施することができるために、詳細な説明は省略する。但し、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、基材２９上に混合分散液１Ｄを糸状に垂下しながらＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを作製することとしているために、用いるノズル３３の構成や作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ｄの厚さ等に応じて粘度や密度等を調整することが重要である。
【００９９】
また、基材２９上に作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ｄをシート状に保持することを容易にするために、実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、混合分散液に増粘剤を混合することが重要である。
【０１００】
用いる増粘剤としては、実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様の増粘剤を好適に用いることができる。
【０１０１】
（２）第２工程（ＣＮＴ含有繊維シート作製工程）
第２工程は、混合分散液１Ｄを基材２９上に糸状に垂下させながら垂下位置を基材面に沿って走査することによりＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを連続的に作製するＣＮＴ含有繊維シート作製工程である。
【０１０２】
第２工程は、以下のようにして行う。すなわち、図８に示すように、エンドレスベルト状の基材２９を送りローラ２３，２５によって一方方向に回転させる。この状態で、図８及び図９（ａ）に示すように、ポンプ１５によって混合分散液１Ｄをノズル３３に供給してノズル３３から混合分散液１Ｄを基材２９に向けて糸状に垂下させる。このとき、混合分散液１Ｄは、増粘剤により粘度が高く、また、糸状に垂下する過程で溶媒が蒸発するため、糸状形状を保ったまま基材上に堆積する。
【０１０３】
図９（ａ）に示す例では、ポンプ１５によって圧送される混合分散液１Ｄが３系統に分配されて、３つのノズル３３から糸状の混合分散液１Ｄが垂下されるようになっている。第２工程においては、ノズル３３の配置位置を基材面に沿って規則的に又は不規則に高速に走査することにより、混合分散液１Ｄの垂下位置を基材面に沿って走査して、不織布状のＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを連続的に作製する。これにより、基材２９上にＣＮＴ含有繊維シート５Ｄが作製され、上面にＣＮＴ含有繊維シート５Ｄが作製された基材２９が順次第３工程に送られる。
【０１０４】
ノズル３３の数は特に限定されるものではなく、１又は複数のノズル３３から混合分散液１Ｄを垂下することができる。また、複数の吐出口を有する１又は複数のノズルを用いることもできる。
【０１０５】
基材２９は、実施形態３のシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、混合分散液１Ｄあるいはその溶媒が通過しないように構成されている。基材２９を構成する材料自体は特に限定されない。樹脂フィルムのように溶媒を透過させない材料からなっていてもよいし、紙や不織布のように溶媒を透過させる材料からなっていていてもよい。但し、実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、耐熱性の高い材料によって基材２９を構成することが好ましい。
【０１０６】
ＣＮＴ含有繊維シート５Ｄの厚さは、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法においては、不織布状のＣＮＴ含有繊維シート５Ｄが作製されるため、実施形態１〜３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合よりも厚く通気度の高いシート状ＣＮＴを製造することが可能となる。
【０１０７】
第２工程においては、作製するＣＮＴ含有繊維シート５Ｄの厚さ、密度、通気度などに応じて、混合分散液１Ｄの粘度と、基材２９の送り速度と、ノズル３３の内径を調節することが好ましい。
【０１０８】
（３）第３工程（加熱処理工程）
第３工程は、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを加熱処理して、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｄ中の繊維を炭化又は除去することによりシート状ＣＮＴ７Ｄを作製する加熱処理工程である。図８及び図９（ｂ）に示すように、順次送られてくる基材２９を加熱装置３０内に通過させて、基材２９上のＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを加熱処理する。これにより、シート状ＣＮＴ７Ｄを連続的に製造することができる。製造されたシート状ＣＮＴ７Ｄは巻き取りローラ２７によって巻き取られる。
【０１０９】
実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法の加熱処理工程においても、実施形態１〜実施形態３に係るシート状ＣＮＴの製造方法と同様に、使用する加熱装置３０は特に限定されない。また、温度や時間等の乾燥条件は、混合分散液１Ｄの原料や加熱装置３０の構造に応じて適宜最適な値を選択することができる。
【０１１０】
以上の工程を経て、シート状ＣＮＴ７Ｄを連続的に製造することができる。製造されたシート状ＣＮＴ７Ｄは、その後、使用目的や用途に応じて適宜の大きさに裁断されて使用される。
【０１１１】
以上説明したように、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法は、第２工程の内容が実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合とは異なるが、少なくともＣＮＴ分散液と繊維とを混合した混合分散液１Ｄを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｄ中の繊維を炭化又は除去して、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ｄを製造することとしているため、実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、導電性が高く、高温環境下で使用可能なシート状ＣＮＴ７Ｄを製造することが可能となる。
【０１１２】
また、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、上記した混合分散液１Ｄを用いて作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを基にシート状ＣＮＴ７Ｄを製造することとしているため、ＣＮＴが凝集した状態で存在するおそれが少なく、ＣＮＴの導電性等の特性を活かしたシート状ＣＮＴ７Ｃを製造することが可能となる。
【０１１３】
また、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、上記した混合分散液１Ｄを用いて連続的に作製したＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを基にシート状ＣＮＴ７Ｄを製造することとしているため、実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、高い生産効率でシート状ＣＮＴ７Ｄを製造することが可能になり、工業化によるＣＮＴ含有シート７Ｄの大量生産が可能となる。
【０１１４】
また、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、混合分散液１Ｄから中間体としてのＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを連続的に作製することとしているため、実施形態２又は３に係るシート状ＣＮＴの製造方法の場合と同様に、生産ラインを構築して、混合分散液１ＤからＣＮＴ含有シート７Ｄを高い生産効率で製造することが可能となる。
【０１１５】
また、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、増粘剤が混合分散液１Ｄ中に含有されているために、基材２９に向けてノズル３３から混合分散液１Ｄを糸状に垂下させながらＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを作製するときに、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｄをシート状に保持することが容易になる。したがって、ＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを作製することが容易になり、シート状ＣＮＴ７Ｄを高い生産効率で製造することが可能になる。また、製造するシート状ＣＮＴ７Ｄの厚さの管理を容易にすることが可能になるという効果も得られる。
【０１１６】
また、実施形態４に係るシート状ＣＮＴの製造方法によれば、混合分散液１Ｄを無駄にすることなく有効利用することが可能になるとともに、不織布状のシート状ＣＮＴ７Ｄを高い生産効率で製造することが可能となる。
【０１１７】
以上、本発明のシート状ＣＮＴの製造方法を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０１１８】
（１）上記各実施形態において示した各要素の寸法、形状、配置、材料は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に決定することができる。
【０１１９】
（２）上記実施形態１〜４においては、網状部材１９又は基材２９を送りローラ２３，２５によって順次送り出すようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、所定の大きさの基材をベルトコンベア上に載置して流すようにしてもよい。図１０は、変形例１に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。図１０に示すように、送りローラ２３，２５によって一方方向に回転されたベルトコンベア３５上に矩形状の基材３７を載置して当該基材３７を搬送するとともに、搬送されていく基材３７上に混合分散液１Ｅを噴射して矩形状のＣＮＴ含有繊維シート５Ｅを作製し、さらに当該ＣＮＴ含有繊維シート５Ｅを加熱処理してシート状ＣＮＴ７Ｅを製造することにより、矩形状のシート状ＣＮＴ７Ｅを連続的に製造することもできる。この場合において、混合分散液を噴射するのではなく、コーティングしたり、糸状に垂下しながら垂下位置を基材面に沿って走査したりすることによっても、ＣＮＴ含有繊維シートを作製することができる。
【０１２０】
（３）上記実施形態１〜４においては、第２工程と第３工程とを一連のライン上で実施するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２工程と第３工程とを別のラインに分けて実施することも可能である。図１１は、変形例２に係るシート状ＣＮＴの製造方法を概略的に示す図である。図１１に示すように、送りローラ２３，２５によって基材４３を一方方向に回転させながら、噴射ノズル１７によって基材４３上に混合分散液１Ｆを噴射して湿潤状態のＣＮＴ含有繊維シート５０を形成し、そのまま湿潤状態のＣＮＴ含有繊維シート５０をヒーター２１ａ，２１ｂを備えた乾燥装置内に通過させて、乾燥状態のＣＮＴ含有繊維シート５Ｆを作製する。次いで、作製されたＣＮＴ含有繊維シート５Ｆを加熱装置３０内で加熱して繊維を炭化又は除去することにより、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴ７Ｆが製造される。このような方法によっても、導電性が高められ、高温環境下でも使用可能なシート状ＣＮＴを高い生産効率で製造することが可能になる。
【０１２１】
また、変形例２に係るシート状ＣＮＴの製造方法のように第２工程と第３工程とを分ける場合には、上記図１０に示すような矩形状の基材３７を使用することにより、第２工程と第３工程との間の移動を容易にすることが可能になるとともに、大型の加熱装置３０を用いて一度に大量のＣＮＴ含有繊維シートを加熱処理することが可能になる。
【０１２２】
（４）上記実施形態１〜４においては、網状部材１９や基材２９を一方方向に回転させて、ＣＮＴ含有繊維シート５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄあるいはシート状ＣＮＴ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄを連続的に製造するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、少なくともＣＮＴ分散液と繊維とを混合した混合分散液を、古来の抄紙法にならって抄き網を用いて抄紙することでＣＮＴ含有繊維シートを作製した後、当該ＣＮＴ含有繊維シートを加熱して繊維を炭化又は除去することにより、ＣＮＴを主体としてなるシート状ＣＮＴを製造することもできる。
【０１２３】
（５）上記実施形態４においては、混合分散液１Ｄをノズル３３から糸状に吐出しながら当該ノズル３３を基材面に沿って走査してＣＮＴ含有繊維シート５Ｄを作製することとしているが、混合分散液をノズルから糸状に吐出しながら当該ノズルの吐出角度を規則的に又は不規則に変えてＣＮＴ含有繊維シートを作製するようにしてもよい。このようにすることによっても、不織布状のシート状ＣＮＴを高い生産効率で製造することが可能になる。
【符号の説明】
【０１２４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ…混合分散液、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ…ＣＮＴ含有繊維シート、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ…シート状ＣＮＴ、１１…タンク、１３…混合装置、１５…ポンプ、１７，１７’…噴射ノズル、１９…網状部材、２１ａ，２１ｂ…ヒーター、２３，２５…送りローラ、２７…巻き取りローラ、２８…溶媒受部、２９，３７，４３…基材、３０…加熱装置、３１…塗工機（ロールコーター）、３３…ノズル、３５…ベルトコンベア、５０…湿潤状態のＣＮＴ含有繊維シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合して混合分散液を作製する第１工程と、
前記混合分散液を用いてカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製する第２工程と、
前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを加熱して前記繊維を炭化又は除去することにより、前記カーボンナノ構造物を主体としてなるシート状カーボンナノ構造物を作製する第３工程と、
をこの順序で含むことを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記繊維がセルロース繊維であり、かつ、前記混合分散液が水系の混合分散液であることを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記混合分散液を網状部材に噴射することにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記混合分散液を基材上にコーティングすることにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記混合分散液を基材上に糸状に垂下させながら垂下位置を前記基材面に沿って走査することにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記第１工程においては、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維と増粘剤とを混合して混合分散液を作製することを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記第１工程においては、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維の分散液とを混合して混合分散液を作製することを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項１】
少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維とを混合して混合分散液を作製する第１工程と、
前記混合分散液を用いてカーボンナノ構造物含有繊維シートを作製する第２工程と、
前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを加熱して前記繊維を炭化又は除去することにより、前記カーボンナノ構造物を主体としてなるシート状カーボンナノ構造物を作製する第３工程と、
をこの順序で含むことを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記繊維がセルロース繊維であり、かつ、前記混合分散液が水系の混合分散液であることを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記混合分散液を網状部材に噴射することにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記混合分散液を基材上にコーティングすることにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記混合分散液を基材上に糸状に垂下させながら垂下位置を前記基材面に沿って走査することにより前記カーボンナノ構造物含有繊維シートを連続的に作製することを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記第１工程においては、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維と増粘剤とを混合して混合分散液を作製することを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のシート状カーボンナノ構造物の製造方法において、
前記第１工程においては、少なくともカーボンナノ構造物の分散液と繊維の分散液とを混合して混合分散液を作製することを特徴とするシート状カーボンナノ構造物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１６２４１１（Ｐ２０１２−１６２４１１Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１９９（Ｐ２０１１−２２１９９）
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【出願人】（５０８２３１８２１）トップテック・カンパニー・リミテッド (40)
【氏名又は名称原語表記】ＴＯＰＴＥＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【出願人】（５０８２３１８２１）トップテック・カンパニー・リミテッド (40)
【氏名又は名称原語表記】ＴＯＰＴＥＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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