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JP2021050422A - Insulation coated carbon nano-tube wire - Google Patents

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JP2021050422A JP2019172156A JP2019172156A JP2021050422A JP 2021050422 A JP2021050422 A JP 2021050422A JP 2019172156 A JP2019172156 A JP 2019172156A JP 2019172156 A JP2019172156 A JP 2019172156A JP 2021050422 A JP2021050422 A JP 2021050422A
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栄次 太田
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Abstract

To provide an insulation coated carbon nano-tube wire having a small diameter and light weight, with high insulation and flexibility.SOLUTION: A carbon nano-tube fiber bundle 10 made of a plurality of carbon nano-tube fibers 11 has a diameter φ of 5 μm to 150 μm. The surface of the carbon nano-tube fiber bundle 10 is coated with an insulation coating 12 having a thickness of 0.25 μ to 2.5 μm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、絶縁被覆を有するカーボンナノチューブ線に関するものである。 The present invention relates to carbon nanotube wires having an insulating coating.

従来、一般的な導電線の材料としては銅が用いられている。200μmを超える径の導電線であれば、銅で十分であるが、銅では細径の導電線を作成することが困難であった。これに対して、繊維集合体であれば、5〜200μmの細径で軽い導電線を作成することができる。 Conventionally, copper has been used as a material for a general conductive wire. Copper is sufficient for a conductive wire having a diameter of more than 200 μm, but it has been difficult to produce a conductive wire having a small diameter with copper. On the other hand, in the case of a fiber aggregate, a light conductive wire having a small diameter of 5 to 200 μm can be produced.

このような繊維の集合体として、繊維状のカーボンナノチューブ(以下「CNT」ともいう。)の束であるCNT繊維束を製造する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As an aggregate of such fibers, a technique for producing a CNT fiber bundle, which is a bundle of fibrous carbon nanotubes (hereinafter, also referred to as “CNT”), has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

このような細径で軽い導電線の用途の一つに、ウェアラブルデバイス用のフレキシブル電線がある。ウェアラブルデバイス用のフレキシブル電線には、配線の絶縁性と柔軟性が要求される。柔軟性を有する導電線として樹脂糸の表面に銀メッキが施されたものがある。しかし、銀メッキを施した樹脂糸は小さい曲率半径で曲げると、メッキが割れてしまうため導電性が低下する。 One of the applications of such a small diameter and light conductive wire is a flexible electric wire for a wearable device. Flexible electric wires for wearable devices are required to have wiring insulation and flexibility. As a flexible conductive wire, there is one in which the surface of the resin thread is silver-plated. However, if the silver-plated resin thread is bent with a small radius of curvature, the plating will crack and the conductivity will decrease.

CNT繊維束の場合には、剥き出しの配線では漏電するため表面を絶縁層により覆う必要があるが、絶縁被覆が厚いと柔軟性が損なわれる。 In the case of a CNT fiber bundle, it is necessary to cover the surface with an insulating layer because electric leakage occurs in the exposed wiring, but if the insulating coating is thick, the flexibility is impaired.

特開2017−7919号公報JP-A-2017-7919

本発明は、上記問題の解決を課題とするものであり、細径かつ軽量で高い絶縁性と柔軟性を有する絶縁被覆カーボンナノチューブ線を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide an insulating coated carbon nanotube wire having a small diameter, light weight, and high insulation and flexibility.

上記の課題を解決するための本発明は、複数のカーボンナノチューブ繊維からなるカーボンナノチューブ繊維束と、該カーボンナノチューブ繊維束の表面を被覆する絶縁被覆とを備えた絶縁被覆カーボンナノチューブ線であって、
前記カーボンナノチューブ繊維束の径がφ5μm〜150μmであり、
前記絶縁被覆の厚さが0.25μm〜2.5μmであることを特徴とする絶縁被覆カーボンナノチューブ線である。
The present invention for solving the above problems is an insulating coated carbon nanotube wire provided with a carbon nanotube fiber bundle composed of a plurality of carbon nanotube fibers and an insulating coating for coating the surface of the carbon nanotube fiber bundle.
The diameter of the carbon nanotube fiber bundle is φ5 μm to 150 μm.
The insulating coated carbon nanotube wire is characterized in that the thickness of the insulating coating is 0.25 μm to 2.5 μm.

本発明においては、径がφ5μm〜150μmであるカーボンナノチューブ繊維束と、このカーボンナノチューブ繊維束の表面を被覆する厚さが0.25μm〜2.5μmである絶縁被覆とによって、絶縁被覆カーボンナノチューブ線を構成している。線径が太いと絶縁性を担保するためには絶縁被覆を厚くする必要があるが、その結果、柔軟性が損なわれることとなる。この点、カーボンナノチューブ繊維束の線径を150μm以下とすることにより絶縁性を担保しつつ柔軟性も確保することができる。線径が細い方が柔軟性には富むこととなるが、5μmより細くすると製造が困難となる。カーボンナノチューブ繊維束の線径が細くとも絶縁被覆が厚い場合には柔軟性が損なわれるため、絶縁被覆の厚さは
2.5μm以下に抑える必要がある。従って、上述のように構成すれば、細径かつ軽量で高い絶縁性と柔軟性を有する絶縁被覆カーボンナノチューブ線を作製することができる。
In the present invention, an insulating coated carbon nanotube wire is provided by a carbon nanotube fiber bundle having a diameter of φ5 μm to 150 μm and an insulating coating having a thickness of 0.25 μm to 2.5 μm covering the surface of the carbon nanotube fiber bundle. Consists of. If the wire diameter is large, it is necessary to thicken the insulating coating in order to ensure the insulating property, but as a result, the flexibility is impaired. In this respect, by setting the wire diameter of the carbon nanotube fiber bundle to 150 μm or less, it is possible to secure the flexibility while ensuring the insulating property. The smaller the wire diameter, the more flexible it is, but if it is thinner than 5 μm, it becomes difficult to manufacture. Even if the wire diameter of the carbon nanotube fiber bundle is small, if the insulating coating is thick, the flexibility is impaired, so that the thickness of the insulating coating needs to be suppressed to 2.5 μm or less. Therefore, if it is configured as described above, it is possible to produce an insulating coated carbon nanotube wire having a small diameter, light weight, and high insulation and flexibility.

また、本発明は、複数のカーボンナノチューブ繊維からなるカーボンナノチューブ繊維束と、該カーボンナノチューブ繊維束の表面を被覆する絶縁被覆とを備えた絶縁被覆カーボンナノチューブ線であって、
前記絶縁被覆の厚さの、前記カーボンナノチューブ繊維束の径に対する比率が、1.6〜5%であることを特徴とする絶縁被覆カーボンナノチューブ線である。
Further, the present invention is an insulating coated carbon nanotube wire provided with a carbon nanotube fiber bundle composed of a plurality of carbon nanotube fibers and an insulating coating for coating the surface of the carbon nanotube fiber bundle.
The insulation-coated carbon nanotube wire is characterized in that the ratio of the thickness of the insulation coating to the diameter of the carbon nanotube fiber bundle is 1.6 to 5%.

このように、絶縁被覆の厚さの、カーボンナノチューブの径に対する比率を1.6〜5%とすることにより、細径かつ軽量の絶縁被覆カーボンナノチューブ線を作製することができる。 As described above, by setting the ratio of the thickness of the insulating coating to the diameter of the carbon nanotubes to 1.6 to 5%, a thin-diameter and lightweight insulating-coated carbon nanotube wire can be produced.

また、本発明においては、前記カーボンナノチューブ繊維束が、前記複数のカーボンナノチューブ繊維の撚線であるようにしてもよい。 Further, in the present invention, the carbon nanotube fiber bundle may be a stranded wire of the plurality of carbon nanotube fibers.

このようにカーボンナノチューブ繊維束を、複数のカーボンナノチューブ繊維の撚線であるようにすれば、柔軟性に富んだカーボンナノチューブ線を作製することができ、強度も向上する。また、撚線としたカーボンナノチューブヤーンの表面を絶縁被覆によって被覆することにより、撚り戻しがないので、線径むらの発生を防止でき、安定した強度特性及び電気特性を得ることができる。 By making the carbon nanotube fiber bundle a stranded wire of a plurality of carbon nanotube fibers in this way, it is possible to produce a carbon nanotube wire having high flexibility, and the strength is also improved. Further, by coating the surface of the stranded carbon nanotube yarn with an insulating coating, there is no untwisting, so that the occurrence of wire diameter unevenness can be prevented, and stable strength characteristics and electrical characteristics can be obtained.

また、本発明においては、前記絶縁被覆の厚さを8点測定した標準偏差が6%以下であるようにしてもよい。 Further, in the present invention, the standard deviation obtained by measuring the thickness of the insulating coating at eight points may be 6% or less.

このように、絶縁被覆の厚さを均一にすることにより、絶縁ムラを防止することができるので、絶縁被覆カーボンナノチューブ線の局部破壊を防止することができる。 By making the thickness of the insulating coating uniform in this way, uneven insulation can be prevented, so that local destruction of the insulating coated carbon nanotube wire can be prevented.

また、本発明において、前記絶縁被覆をポリイミドによって形成するようにしてもよい。 Further, in the present invention, the insulating coating may be formed of polyimide.

このようにすれば、200〜220℃の高温の環境下でも絶縁破壊を防止することができる。 In this way, dielectric breakdown can be prevented even in a high temperature environment of 200 to 220 ° C.

また、本発明において、引張強さが200Mpa以上であるようにしてもよい。 Further, in the present invention, the tensile strength may be 200 Mpa or more.

本発明に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線では、絶縁被覆の厚さを小さくすることにより、カーボンナノチューブに比べて強度が低い被覆の割合を低くすることができるので、引張強さが200Mpaという強度の高い絶縁被覆カーボンナノチューブ線を得ることができる。 In the insulating coated carbon nanotube wire according to the present invention, by reducing the thickness of the insulating coating, the proportion of the coating having a lower strength than that of the carbon nanotube can be reduced, so that the tensile strength is as high as 200 MPa. Insulation coated carbon nanotube wire can be obtained.

なお、本発明においては、課題を解決するための上記の手段を、可能な限り組み合わせて使用することができる。 In the present invention, the above-mentioned means for solving the problem can be used in combination as much as possible.

本発明によれば、細径かつ軽量で高い絶縁性と柔軟性を有する絶縁被覆カーボンナノチューブ線を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an insulating coated carbon nanotube wire having a small diameter, light weight, and high insulation and flexibility.

本発明の実施形態1に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the insulation coating carbon nanotube wire which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線の被覆前と被覆後の状態を示す電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph which shows the state before and after coating of the insulation coated carbon nanotube wire which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係るしなやかさ度合い測定装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the flexibility degree measuring apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る製造装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係るエアーノズルの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic structure of the air nozzle which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the insulation coating carbon nanotube wire which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2に係る製造装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施例を説明する表である。It is a table explaining the Example of this invention. 本発明の実施例における絶縁破壊電圧測定装置の主要部の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the main part of the dielectric breakdown voltage measuring apparatus in the Example of this invention. 本発明の実施例における絶縁破壊電圧測定装置(図10(A))の回路図及び測定時の電圧変化を示すグラフ(図10(B))である。It is a circuit diagram of the dielectric breakdown voltage measuring apparatus (FIG. 10 (A)) in the Example of this invention, and the graph (FIG. 10 (B)) which shows the voltage change at the time of measurement.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。但し、以下で説明する実施形態は本発明を実施するための例示であり、本発明は以下に説明する態様に限定されない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below are examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments described below.

<実施形態1>
図1に示すように、本実施形態1に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線1は、カーボンナノチューブ繊維束10の外周面に絶縁被覆12が被覆された構造である。絶縁被覆カーボンナノチューブ線1は、複数の繊維状のカーボンナノチューブ(カーボンナノチューブ繊維)11の束であるカーボンナノチューブ繊維束10の外周面全体が絶縁被覆によって被覆されている。
<Embodiment 1>
As shown in FIG. 1, the insulating coated carbon nanotube wire 1 according to the first embodiment has a structure in which the outer peripheral surface of the carbon nanotube fiber bundle 10 is coated with the insulating coating 12. In the insulating coated carbon nanotube wire 1, the entire outer peripheral surface of the carbon nanotube fiber bundle 10 which is a bundle of a plurality of fibrous carbon nanotubes (carbon nanotube fibers) 11 is covered with an insulating coating.

絶縁被覆カーボンナノチューブ線1を構成するカーボンナノチューブ繊維束10の径は、例えばφ5μm〜150μmである。
そして、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1を構成する絶縁被覆12の厚さは好ましくは0.25μm〜2.5μmである。絶縁被覆12の厚さを0.25μm〜2.5μmと薄くすることにより、直径が細く、軽量な絶縁被覆カーボンナノチューブ線1を得ることができる。このような絶縁被覆カーボンナノチューブ線1を使用することでアセンブリを小型化、軽量化することができる。絶縁被覆12の厚さを0.25μmより小さくすると製造が難しく、また十分な絶縁効果を得ることが難しくなる。一方、絶縁被覆12の厚さを2.5μmよりも大きくすると柔軟性が損なわれるとともに絶縁被覆カーボンナノチューブ線が重くなり、同じ導電線径で比較すると導電性が低下してしまう。
The diameter of the carbon nanotube fiber bundle 10 constituting the insulating coated carbon nanotube wire 1 is, for example, φ5 μm to 150 μm.
The thickness of the insulating coating 12 constituting the insulating coated carbon nanotube wire 1 is preferably 0.25 μm to 2.5 μm. By reducing the thickness of the insulating coating 12 to 0.25 μm to 2.5 μm, a lightweight insulating coated carbon nanotube wire 1 having a small diameter can be obtained. By using such an insulating coated carbon nanotube wire 1, the assembly can be made smaller and lighter. If the thickness of the insulating coating 12 is smaller than 0.25 μm, it becomes difficult to manufacture and it becomes difficult to obtain a sufficient insulating effect. On the other hand, if the thickness of the insulating coating 12 is made larger than 2.5 μm, the flexibility is impaired and the insulating coated carbon nanotube wire becomes heavier, and the conductivity is lowered when compared with the same conductive wire diameter.

絶縁被覆カーボンナノチューブ線1のカーボンナノチューブ繊維束10の線径と絶縁被覆12の厚さは、以下の測定方法により測定した。
絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の任意の点を樹脂埋め込みして径方向断面が確認できるように研磨イオンミリング(日立ハイテクノロジーズ株式会社製IM4000使用)にて処理し、電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ株式会社製SU‐70使用)にてカーボンナノチューブ繊維束10の直径と絶縁被覆12の厚さを測定した。また、絶縁被覆12の厚さについては、絶縁被覆カーボンナノチューブ線の径方向断面を45度ずつに分割した8点の厚さの測定値の平均値である。
The wire diameter of the carbon nanotube fiber bundle 10 of the insulating coated carbon nanotube wire 1 and the thickness of the insulating coating 12 were measured by the following measuring methods.
Any point of the insulation-coated carbon nanotube wire 1 is embedded in resin and treated with polishing ion milling (using IM4000 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) so that the radial cross section can be confirmed, and then subjected to an electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). The diameter of the carbon nanotube fiber bundle 10 and the thickness of the insulating coating 12 were measured by (using SU-70). The thickness of the insulating coating 12 is the average value of the measured values of the thicknesses of eight points obtained by dividing the radial cross section of the insulating coated carbon nanotube wire by 45 degrees.

本実施形態に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の絶縁被覆12の厚さは、カーボンナノチューブ繊維束10の径との比率で表すことができ、絶縁被覆12のカーボンナノ
チューブ繊維束10の径に対する比率は、1.6%〜5%であることが好ましい。
The thickness of the insulating coating 12 of the insulating coated carbon nanotube wire 1 according to the present embodiment can be expressed by the ratio to the diameter of the carbon nanotube fiber bundle 10, and the ratio of the insulating coating 12 to the diameter of the carbon nanotube fiber bundle 10 is , 1.6% to 5% is preferable.

図2(A)はカーボンナノチューブ繊維束10の表面状態を示す電子顕微鏡写真であり、図2(B)は絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
図2(A)に示すように、カーボンナノチューブ繊維束10の表面にはカーボンナノチューブ繊維が毛羽立った状態で存在するが、図2(B)に示すように、カーボンナノチューブ繊維束10の表面に絶縁被覆12を施すことにより、カーボンナノチューブ繊維11の毛羽立ちを防止することができる。このため、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1としては強度が安定するとともに、絶縁被覆12により絶縁性を担保することができる。
FIG. 2A is an electron micrograph showing the surface state of the carbon nanotube fiber bundle 10, and FIG. 2B is an electron micrograph showing the surface state of the insulating coated carbon nanotube wire 1.
As shown in FIG. 2A, carbon nanotube fibers are present on the surface of the carbon nanotube fiber bundle 10 in a fluffy state, but as shown in FIG. 2B, they are insulated on the surface of the carbon nanotube fiber bundle 10. By applying the coating 12, it is possible to prevent the carbon nanotube fibers 11 from fluffing. Therefore, the strength of the insulating coated carbon nanotube wire 1 is stable, and the insulating coating 12 can ensure the insulating property.

また、カーボンナノチューブ繊維束10の表面に絶縁被覆12が施されることによって、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1を曲げた際にも断面形状を円形に保持できるので、断面形状の変形に起因する断線を防止することができる。 Further, since the insulating coating 12 is applied to the surface of the carbon nanotube fiber bundle 10, the cross-sectional shape can be kept circular even when the insulating coated carbon nanotube wire 1 is bent, so that the disconnection due to the deformation of the cross-sectional shape can be prevented. Can be prevented.

さらに、本実施形態に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線1は、絶縁被覆12の厚さを8点測定した標準偏差が6パーセント以下である。絶縁被覆12の厚さの測定方法は上述した通りである。このように、絶縁被覆12の厚さを均一とすることにより、絶縁ムラを防止することができるので、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の局部破壊を防止することができる。ここでは、標準偏差のパーセンテージは、標準偏差を平均値で除した値に100を乗じた、いわゆる変動係数として示している。 Further, the insulating coated carbon nanotube wire 1 according to the present embodiment has a standard deviation of 6% or less obtained by measuring the thickness of the insulating coating 12 at 8 points. The method for measuring the thickness of the insulating coating 12 is as described above. By making the thickness of the insulating coating 12 uniform in this way, uneven insulation can be prevented, so that local destruction of the insulating coated carbon nanotube wire 1 can be prevented. Here, the percentage of standard deviation is shown as the so-called coefficient of variation, which is the value obtained by dividing the standard deviation by the average value and multiplying it by 100.

絶縁被覆12の材料としては、金属を芯線として絶縁被覆を施す場合に一般的に用いられる材料である熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を使用することができる。例えば、熱硬化性樹脂としては、ポリイミド、フェノール樹脂、エナメル等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、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、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリメチルクリレート、ポリウレタン等が挙げられる。 As the material of the insulating coating 12, a thermosetting resin or a thermoplastic resin, which is a material generally used when the insulating coating is applied with a metal as a core wire, can be used. For example, examples of the thermosetting resin include polyimide, phenol resin, and enamel. Examples of the thermoplastic resin include polyamide, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacetal, polystyrene, polycarbonate, polyvinyl chloride, polymethylcrylate, and polyurethane.

本実施形態に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の絶縁被覆12の材料としてはポリイミドを使用している。ポリイミドにより絶縁被覆12を形成することにより、200〜220℃の高温環境下でも絶縁破壊が起こることを防止することができる。 Polyimide is used as the material of the insulating coating 12 of the insulating coated carbon nanotube wire 1 according to the present embodiment. By forming the insulating coating 12 with polyimide, it is possible to prevent dielectric breakdown from occurring even in a high temperature environment of 200 to 220 ° C.

本実施形態に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の引張強さは200MPa以上である。このように、200Mpa以上の引張強さとすることにより、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1をアセンブリする際の破断を防止することができる。絶縁被覆に使用される樹脂等の材料はカーボンナノチューブに比べて強度が低いため、絶縁被覆が厚いと、低強度の絶縁被覆の割合が増えてしまい、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の引張強さが低下する。しかし、本実施形態では、絶縁被覆12を薄くすることにより、引張強さが高い絶縁被覆カーボンナノチューブ線1を得ることできる。 The tensile strength of the insulating coated carbon nanotube wire 1 according to the present embodiment is 200 MPa or more. As described above, by setting the tensile strength to 200 Mpa or more, it is possible to prevent breakage when assembling the insulating coated carbon nanotube wire 1. Materials such as resins used for insulation coating have lower strength than carbon nanotubes, so if the insulation coating is thick, the proportion of low-strength insulation coating will increase, and the tensile strength of the insulation-coated carbon nanotube wire 1 will increase. descend. However, in the present embodiment, by thinning the insulating coating 12, it is possible to obtain an insulating coated carbon nanotube wire 1 having a high tensile strength.

本実施形態に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の引張強さの測定は、JIS Z
2241(2011)の規定に準拠して行った。引張強さの測定条件は、温度:23℃、引張速度:3mm/min、評点距離:100mm、引張試験機:株式会社オリエンテック製STA‐1150である。
The measurement of the tensile strength of the insulating coated carbon nanotube wire 1 according to the present embodiment is performed by JIS Z.
This was done in accordance with the provisions of 2241 (2011). The measurement conditions for the tensile strength are temperature: 23 ° C., tensile speed: 3 mm / min, scoring distance: 100 mm, and tensile tester: STA-1150 manufactured by Orientec Co., Ltd.

(しなやかさ度合い)
本実施形態に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の特徴の一つである「しなやかさ度合い」について説明する。
このしなやかさ度合いは、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の線径と後述するしなや
かさ測定方法により測定したRの大きさとの比を表す。このようにして測定されるしなやかさをFと表す。F=0.0070〜0.180とすることでしなやかさと強度を併せ持つ絶縁被覆カーボンナノチューブ線となる。なお、F=0.100〜0.150であることが好ましい。
(Degree of suppleness)
The “degree of suppleness”, which is one of the features of the insulating coated carbon nanotube wire 1 according to the present embodiment, will be described.
This degree of suppleness represents the ratio between the wire diameter of the insulating coated carbon nanotube wire 1 and the size of R measured by the suppleness measuring method described later. The suppleness measured in this way is represented by F. By setting F = 0.0070 to 0.180, an insulating coated carbon nanotube wire having both suppleness and strength can be obtained. It is preferable that F = 0.100 to 0.150.

次に、しなやかさ(F)の測定方法について説明する。図3にしなやかさの測定装置20の概略構成を示す。図3(A)は測定装置20の上面図を示す。紙面右側が測定装置20の正面側であり、紙面上方が測定装置20の右側面、紙面下方が左即を示している。測定装置20では、長方形板状の測定台21上に、長方形板状の固定台22が配置されている。固定台22の上面の面積は測定台21の上面よりも小さく形成されており、固定台は測定台21の背面側左寄りに配置されている。固定台22の右側面22bの正面側には、測定対象である絶縁被覆カーボンナノチューブ線1を固定するための固定治具23が設けられている。 Next, a method for measuring suppleness (F) will be described. FIG. 3 shows a schematic configuration of the flexibility measuring device 20. FIG. 3A shows a top view of the measuring device 20. The right side of the paper surface is the front side of the measuring device 20, the upper side of the paper surface is the right side surface of the measuring device 20, and the lower side of the paper surface is the left side. In the measuring device 20, a rectangular plate-shaped fixing table 22 is arranged on the rectangular plate-shaped measuring table 21. The area of the upper surface of the fixing table 22 is formed to be smaller than the upper surface of the measuring table 21, and the fixing table is arranged on the left side of the back surface side of the measuring table 21. A fixing jig 23 for fixing the insulating coated carbon nanotube wire 1 to be measured is provided on the front side of the right side surface 22b of the fixing base 22.

そして、長さ250mmの絶縁被覆カーボンナノチューブ線1を、固定治具23を用いて固定台22に固定する。固定治具23によって固定された絶縁被覆カーボンナノチューブ線1は固定台22の右側面22bに沿って、測定台21の上面21dに平行に、背面側から正面側に引き回され、固定台22の右側面22bと前面22aとが交わる角部の周りに左側に曲げられる。端部に0.5gの錘24が取り付けられた絶縁被覆カーボンナノチューブ線1は、さらに固定台22の前面22aに沿って、測定台21の上面21dに平行に、左方に測定台21の左側面21cに向けて引き回される。絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の端部は錘24の重量により、測定台21の左側面21cに沿って鉛直下方に曲げられる。 Then, the insulation-coated carbon nanotube wire 1 having a length of 250 mm is fixed to the fixing base 22 by using the fixing jig 23. The insulating coated carbon nanotube wire 1 fixed by the fixing jig 23 is routed from the back side to the front side along the right side surface 22b of the fixing table 22 and parallel to the upper surface 21d of the measuring table 21. It is bent to the left around the corner where the right side surface 22b and the front surface 22a intersect. The insulating coated carbon nanotube wire 1 to which the weight 24 of 0.5 g is attached to the end is further along the front surface 22a of the fixing table 22 parallel to the upper surface 21d of the measuring table 21 and to the left on the left side of the measuring table 21. It is routed toward the surface 21c. The end of the insulating coated carbon nanotube wire 1 is bent vertically downward along the left side surface 21c of the measuring table 21 due to the weight of the weight 24.

固定台22の右側面22bと前面22aとの角部には、図3(A)の破線の円で示すR測定部201が形成される。図3(A)の右側の図のR測定部201の拡大図である。固定台22の右側面22bと前面22aとの角部に沿って曲げられた絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の曲率半径がRで示されている。
ここで、固定台22の右側面22bから測定台21の左側面21cまでの距離L1は150mmである。
At the corner between the right side surface 22b and the front surface 22a of the fixed base 22, the R measuring unit 201 shown by the broken line circle in FIG. 3A is formed. It is an enlarged view of the R measurement part 201 of the figure on the right side of FIG. 3 (A). The radius of curvature of the insulating coated carbon nanotube wire 1 bent along the corners of the right side surface 22b and the front surface 22a of the fixing base 22 is indicated by R.
Here, the distance L1 from the right side surface 22b of the fixing table 22 to the left side surface 21c of the measuring table 21 is 150 mm.

図3(B)は、測定装置20の右側面図である。ここで、固定治具23の前面から固定台22の前面22aまでの距離L2は30mm、測定台21の上面21dからの絶縁被覆カーボンナノチューブ線1までの高さL3は3mmである。
図3(C)は、測定装置の左側面図である。上述したように、固定治具23から引き出された絶縁被覆カーボンナノチューブ線1は固定台22の前面22aに沿って引き回され、錘24の重量により、測定台21の左側面21cに沿って鉛直下方に垂下されている。
FIG. 3B is a right side view of the measuring device 20. Here, the distance L2 from the front surface of the fixing jig 23 to the front surface 22a of the fixing table 22 is 30 mm, and the height L3 from the upper surface 21d of the measuring table 21 to the insulating coated carbon nanotube wire 1 is 3 mm.
FIG. 3C is a left side view of the measuring device. As described above, the insulating coated carbon nanotube wire 1 drawn from the fixing jig 23 is routed along the front surface 22a of the fixing base 22, and is vertically aligned with the left side surface 21c of the measuring base 21 due to the weight of the weight 24. It hangs down.

上述の測定装置20の測定部201における絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の曲率半径Rを株式会社キーエンス製マイクロスコープVHX‐5000を使用して50倍の視野で計測する。そして、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の線径とRとの比がしなやかさFの値として計測される。 The radius of curvature R of the insulating coated carbon nanotube wire 1 in the measuring unit 201 of the measuring device 20 described above is measured with a field of view of 50 times using a microscope VHX-5000 manufactured by KEYENCE CORPORATION. Then, the ratio of the wire diameter of the insulating coated carbon nanotube wire 1 to R is measured as the value of the suppleness F.

(製造装置及び製造方法)
図3に、本実施形態における絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の製造装置100の概略構成を示す。図3を参照して、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の製造装置100及び製造方法について説明する。
(Manufacturing equipment and manufacturing method)
FIG. 3 shows a schematic configuration of the insulating coated carbon nanotube wire 1 manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment. The manufacturing apparatus 100 and the manufacturing method of the insulating coated carbon nanotube wire 1 will be described with reference to FIG.

製造装置100では、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブアレイ30の端部から複数列の直線状に繋がった繊維状のカーボンナノチューブ(以下、「カ
ーボンナノチューブ繊維」という。)11,…,11が一定速度で引き出される。このように引き出された複数列のカーボンナノチューブ繊維11,…,11は、集合ダイス31に導かれ、収束されて、カーボンナノチューブ繊維束10となる。集合ダイス31は、例えば円形状の細孔を有し、複数列のカーボンナノチューブ繊維11,…,11を径方向に圧縮して収束させる。
In the manufacturing apparatus 100, fibrous carbon nanotubes (hereinafter, referred to as “carbon nanotube fibers”) 11, ..., 11 which are linearly connected in a plurality of rows from the end of the carbon nanotube array 30 including a plurality of carbon nanotubes are constant. Pulled out at speed. The plurality of rows of carbon nanotube fibers 11, ..., 11 thus drawn out are guided by the collecting die 31 and converged to form the carbon nanotube fiber bundle 10. The collecting die 31 has, for example, circular pores, and a plurality of rows of carbon nanotube fibers 11, ..., 11 are compressed in the radial direction and converged.

カーボンナノチューブ繊維束10は、集合ダイス31の下流側に順に配置されたガイドローラ32a,32b,32cの周面を交互に引き回され、被覆樹脂槽33に導入される。すなわち、集合ダイス31から引き出されたカーボンナノチューブ繊維束10は、ガイドローラ32aの回転軸の一方(図では上方)の周面から、ガイドローラ32bの回転軸の他方(図では下方)の周面へと引き回され、さらにガイドローラ32cの回転軸の一方(図では上方)の周面へと引き回された後に被覆樹脂槽33に導入される。ガイドローラ32a,32b,32cの回転軸の軸受には磁性流体軸受が用いられている。本実施形態のカーボンナノチューブ繊維束10は非常に細く、張力レベルが低いため、張力を安定させることが難しい。本実施形態に係る製造工程では、カーボンナノチューブ繊維束10の送り速度は樹脂34の付着量に影響するため、送り速度が変化すれば絶縁被覆12の厚さがばらつくことになる。この点、磁性流体軸受は適度なブレーキの役割を果たすため、張力と送り出し速度を一定にすることができる。従って、磁性流体軸受を用いたガイドローラ32a,32b,32cにより、低い張力で安定的にカーボンナノチューブ繊維束10を被覆樹脂槽33へ送り出すことができる。カーボンナノチューブ繊維束10は被覆樹脂槽33の上側から導入される。被覆樹脂槽33には、絶縁被覆を形成する樹脂34として、例えば、溶媒にて固形分濃度を5〜25wt%に希釈した樹脂が満たされている。被覆樹脂槽33に導入されたカーボンナノチューブ繊維束10は、被覆樹脂槽に設けられたローラ35の周面を引き回されて、被覆樹脂槽33外に導かれる。カーボンナノチューブ繊維束10は、被覆樹脂槽33に満たされた樹脂34中を通過することによって、表面に樹脂34を付着させる。 The carbon nanotube fiber bundle 10 is alternately routed around the peripheral surfaces of the guide rollers 32a, 32b, and 32c arranged in order on the downstream side of the collecting die 31, and is introduced into the coating resin tank 33. That is, the carbon nanotube fiber bundle 10 drawn out from the collecting die 31 is from the peripheral surface of one of the rotating shafts of the guide roller 32a (upper in the figure) to the peripheral surface of the other (lower in the figure) of the rotating shaft of the guide roller 32b. After being routed to the peripheral surface of one of the rotating shafts of the guide roller 32c (upper in the figure), the guide roller 32c is introduced into the coated resin tank 33. Magnetic fluid bearings are used for the bearings of the rotating shafts of the guide rollers 32a, 32b, and 32c. Since the carbon nanotube fiber bundle 10 of the present embodiment is very thin and has a low tension level, it is difficult to stabilize the tension. In the manufacturing process according to the present embodiment, the feed rate of the carbon nanotube fiber bundle 10 affects the amount of adhesion of the resin 34, so that the thickness of the insulating coating 12 varies if the feed rate changes. In this respect, since the magnetic fluid bearing acts as an appropriate brake, the tension and the delivery speed can be kept constant. Therefore, the guide rollers 32a, 32b, and 32c using the magnetic fluid bearing can stably deliver the carbon nanotube fiber bundle 10 to the coated resin tank 33 with low tension. The carbon nanotube fiber bundle 10 is introduced from the upper side of the coated resin tank 33. The coating resin tank 33 is filled with, for example, a resin having a solid content concentration diluted to 5 to 25 wt% with a solvent as the resin 34 for forming the insulating coating. The carbon nanotube fiber bundle 10 introduced into the coated resin tank 33 is guided to the outside of the coated resin tank 33 by being routed around the peripheral surface of the roller 35 provided in the coated resin tank. The carbon nanotube fiber bundle 10 adheres the resin 34 to the surface by passing through the resin 34 filled in the coated resin tank 33.

表面に樹脂34が付着したカーボンナノチューブ繊維束10は、被覆樹脂槽33外に導かれた後に、液切りダイス36を通過し、表面に付着した余分な樹脂が除去される。液切りダイス46は、例えば円形状の細孔を有し、細孔を通過するカーボンナノチューブ繊維束10の表面に付着した余分な樹脂34を除去する。 The carbon nanotube fiber bundle 10 having the resin 34 adhered to the surface passes through the draining die 36 after being guided to the outside of the coated resin tank 33, and the excess resin adhering to the surface is removed. The draining die 46 has, for example, circular pores, and removes excess resin 34 adhering to the surface of the carbon nanotube fiber bundle 10 passing through the pores.

液切りダイス36を通過したカーボンナノチューブ繊維束10は、円環状のエアーノズル37の中空部37aを通過する。エアーノズル37の形状は、図5に示すように、中空部37aに臨む環状の内側面37bに沿って複数のノズル38,…,38が設けられ、ノズル38,…,38からは中心方向に向けて空気が吐出される。エアーノズル37の中空部37aを軸方向に通過するカーボンナノチューブ繊維束10に対して、周方向に沿って配置されたノズル38,…,38から中心方向へ10〜50m/minの空気が吐出されることにより、カーボンナノチューブ繊維束10の表面に付着する樹脂34の厚さを周方向で均一にすることができる。 The carbon nanotube fiber bundle 10 that has passed through the draining die 36 passes through the hollow portion 37a of the annular air nozzle 37. As shown in FIG. 5, the shape of the air nozzle 37 is such that a plurality of nozzles 38, ..., 38 are provided along the annular inner surface 37b facing the hollow portion 37a, and the nozzles 38, ..., 38 are provided in the central direction from the nozzles 38, ..., 38. Air is discharged toward. Air of 10 to 50 m 3 / min is discharged in the central direction from the nozzles 38, ..., 38 arranged along the circumferential direction with respect to the carbon nanotube fiber bundle 10 passing through the hollow portion 37a of the air nozzle 37 in the axial direction. By doing so, the thickness of the resin 34 adhering to the surface of the carbon nanotube fiber bundle 10 can be made uniform in the circumferential direction.

エアーノズル37を通過したカーボンナノチューブ繊維束10は、200〜600℃に保持した被覆樹脂焼付炉39内を通過させることにより、表面に付着した樹脂34を焼き付ける。 The carbon nanotube fiber bundle 10 that has passed through the air nozzle 37 is passed through the coated resin baking furnace 39 held at 200 to 600 ° C. to bake the resin 34 adhering to the surface.

このように、被覆樹脂槽33における樹脂34の付着、液切りダイス36により余分な樹脂34の除去、エアーノズル37による被覆樹脂の厚さの均一化及び、被覆樹脂焼付炉39による樹脂34の焼き付けという工程を経て、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1が作製され、ローラ40の周面を引き回された後に、巻き取りリール41の回転によって、巻き取りリール41の周面に巻き取られる。 In this way, the resin 34 adheres to the coated resin tank 33, the excess resin 34 is removed by the draining die 36, the thickness of the coated resin is made uniform by the air nozzle 37, and the resin 34 is baked by the coated resin baking furnace 39. An insulating coated carbon nanotube wire 1 is produced, and after being routed around the peripheral surface of the roller 40, it is wound around the peripheral surface of the take-up reel 41 by the rotation of the take-up reel 41.

エアーノズル37に設けるノズル38の数は特に限定されない。ノズル38,…,38から吐出される空気の流量が10〜50m/minとなるように、ノズル38の数に合せて各ノズル38からの空気の流量を設定する。 The number of nozzles 38 provided in the air nozzle 37 is not particularly limited. The flow rate of air from each nozzle 38 is set according to the number of nozzles 38 so that the flow rate of the air discharged from the nozzles 38, ..., 38 is 10 to 50 m 3 / min.

樹脂34が付着したカーボンナノチューブ繊維束10が、被覆樹脂焼付炉39内を通過する速度を調整することにより、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の絶縁被覆12の厚さを調整する。また、厚い絶縁被覆を得る場合には、被覆樹脂槽33における樹脂34の付着、液切りダイス36による余分な樹脂34の除去、エアーノズル37による被覆樹脂の厚さの均一化、及び被覆樹脂焼付炉39による樹脂34の焼き付けという工程を複数回繰り返してもよい。 The thickness of the insulating coating 12 of the insulating coated carbon nanotube wire 1 is adjusted by adjusting the speed at which the carbon nanotube fiber bundle 10 to which the resin 34 is attached passes through the coating resin baking furnace 39. When obtaining a thick insulating coating, the resin 34 adheres to the coating resin tank 33, the excess resin 34 is removed by the draining die 36, the thickness of the coating resin is made uniform by the air nozzle 37, and the coating resin is baked. The process of baking the resin 34 in the furnace 39 may be repeated a plurality of times.

<実施形態2>
図6に、本発明の実施形態2に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線2の構造を示す。実施形態1と共通する構成については、同様の符号を用いて詳細な説明を省略する。なお、図6では、絶縁被覆カーボンナノチューブ線2を、絶縁被覆12の一部を除去した状態で視しているが、実施形態1と同様に、カーボンナノチューブ繊維束13の外周面全体を絶縁被覆12が被覆している。
<Embodiment 2>
FIG. 6 shows the structure of the insulating coated carbon nanotube wire 2 according to the second embodiment of the present invention. Regarding the configuration common to the first embodiment, the same reference numerals will be used and detailed description thereof will be omitted. In FIG. 6, the insulating coated carbon nanotube wire 2 is viewed with a part of the insulating coating 12 removed, but the entire outer peripheral surface of the carbon nanotube fiber bundle 13 is insulated and coated as in the first embodiment. 12 covers.

本実施形態に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線2のカーボンナノチューブ繊維束13は、複数のカーボンナノチューブ繊維11の束が撚られて作製される。
カーボンナノチューブと同様に導電性があり軽量な材料として炭素繊維があるが、炭素繊維は、強度はあるものの靱性に乏しく、折り曲げると大きな曲率半径でも簡単に折損してしまう。これに対して、実施形態1の絶縁被覆カーボンナノチューブ線1のように、撚っていないカーボンナノチューブ繊維束10に絶縁被覆を施すことにより、炭素繊維よりも曲げによる断線は起こりにくくなるが、小さい曲率半径では断面形状が円ではなく潰れた形状となるため折損しやすくなる。本実施形態に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線2のように、カーボンナノチューブ繊維11の束に撚りを加えて、カーボンナノチューブ繊維束13を撚線体とすることにより、柔軟性に富み、強度も向上する。
The carbon nanotube fiber bundle 13 of the insulating coated carbon nanotube wire 2 according to the present embodiment is produced by twisting a bundle of a plurality of carbon nanotube fibers 11.
Like carbon nanotubes, carbon fiber is a conductive and lightweight material, but carbon fiber has strength but poor toughness, and when bent, it easily breaks even with a large radius of curvature. On the other hand, by applying the insulating coating to the untwisted carbon nanotube fiber bundle 10 as in the insulating coated carbon nanotube wire 1 of the first embodiment, the disconnection due to bending is less likely to occur than the carbon fiber, but it is smaller. With the radius of curvature, the cross-sectional shape is not a circle but a crushed shape, so it is easily broken. By twisting the bundle of carbon nanotube fibers 11 to form the carbon nanotube fiber bundle 13 as a twisted wire body as in the case of the insulating coated carbon nanotube wire 2 according to the present embodiment, the flexibility and strength are improved. ..

また、カーボンナノチューブ繊維束13に撚りを加えただけでは、撚りが戻ってしまい線径むらが発生し、安定した強度及び電気特性を得ることが難しい。これに対して、絶縁被覆カーボンナノチューブでは、撚線であるカーボンナノチューブ繊維束13に絶縁被覆を施すことにより、撚り戻しがないので、線径むらの発生を防止でき、安定した強度及び電気特性を得ることができる。 Further, if the carbon nanotube fiber bundle 13 is simply twisted, the twist is returned and uneven wire diameter occurs, and it is difficult to obtain stable strength and electrical characteristics. On the other hand, in the insulating coated carbon nanotube, by applying the insulating coating to the carbon nanotube fiber bundle 13 which is a stranded wire, there is no untwisting, so that the occurrence of wire diameter unevenness can be prevented, and stable strength and electrical characteristics can be obtained. Obtainable.

本実施形態に係るカーボンナノチューブ繊維束13の3倍以下の曲率半径で長手方向に曲げた場合にも、カーボンナノチューブ繊維束13の断面形状が円形に保持されるため、曲げによる断線が生じにくい。 Even when the carbon nanotube fiber bundle 13 according to the present embodiment is bent in the longitudinal direction with a radius of curvature of 3 times or less, the cross-sectional shape of the carbon nanotube fiber bundle 13 is maintained in a circular shape, so that disconnection due to bending is unlikely to occur.

(製造装置及び製造方法)
本実施形態に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線2は、複数のカーボンナノチューブ繊維11の束に対して撚りをかける点を除いては、実施形態1に係る製造装置100と同様の装置を用いることができるので、実施形態1と同様の構成については同様の符号を用いて詳細な説明は省略する。
(Manufacturing equipment and manufacturing method)
As the insulating coated carbon nanotube wire 2 according to the present embodiment, the same apparatus as the manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment can be used except that the bundles of the plurality of carbon nanotube fibers 11 are twisted. Therefore, the same reference numerals are used for the same configurations as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

図7(A)は本実施形態2に係るカーボンナノチューブ繊維束10の撚線体を製造する製造装置200‐1である。図7(B)はカーボンナノチューブ繊維束10の撚線体から絶縁被覆カーボンナノチューブ線2を作製する製造装置200‐2である。 FIG. 7A is a manufacturing apparatus 200-1 for manufacturing a stranded wire of the carbon nanotube fiber bundle 10 according to the second embodiment. FIG. 7B is a manufacturing apparatus 200-2 for producing the insulating coated carbon nanotube wire 2 from the stranded wire of the carbon nanotube fiber bundle 10.

製造装置200‐1では、集合ダイス31から引き出されたカーボンナノチューブ繊維束10は、集合ダイス31の下流側に配置された引き取りキャプスタン51a,51bの周面を周回するように引き回され、巻き取りリール53に巻き取られる。巻き取りリール53は、矢印Rd1で示す回転軸の回りに回転してカーボンナノチューブ繊維束10を巻き取る。このとき、引き取りキャプスタン51a,51bから引き出されたカーボンナノチューブ繊維束10は固定チャック52によって固定され、巻き取りリール52を、巻き取りリール53の回転軸に直交し、カーボンナノチューブ繊維束10の巻き取り方向を回転軸として、矢印Rd2で示す方向(巻き取りリール53から固定チャック52を見たときに右回りの方向)に回転することにより、カーボンナノチューブ繊維束10に撚りがかけられ、カーボンナノチューブ繊維束13が作製される。巻き取りリール53がRd2方向に回転している間は、引き取りキャプスタン51a,51bが互いに離間することにより、引き取りキャプスタン51a,51bの周面を周回するカーボンナノチューブ繊維束10の長さを増加させる。これにより、下流側での固定チャック52による固定にかかわらず、カーボンナノチューブ繊維束10は集合ダイス31から一定速度で引き出される。巻き取りリール53のRd2方向の回転による撚りが完了すると、固定チャック52による固定が解除され、カーボンナノチューブ繊維束10は巻き取りリール53のRd1方向の回転により、引き取りキャプスタン51a,51bから引き出されたカーボンナノチューブ繊維束10を巻き取りリール53に巻き取る。このとき、引き取りキャプスタン51a,51bは互いに接近することにより、巻き取りリール53に巻き取られるカーボンナノチューブ繊維束10を繰り出す。このように、巻き取りリール53のRd1及びRd2方向の回転と同期した引き取りキャプスタン51a,51bの接近及び離間が間欠的に繰り返される。 In the manufacturing apparatus 200-1, the carbon nanotube fiber bundle 10 drawn out from the collecting die 31 is wound around the peripheral surfaces of the take-up capstans 51a and 51b arranged on the downstream side of the collecting die 31. It is wound on the take reel 53. The take-up reel 53 rotates around the rotation axis indicated by the arrow Rd1 to take up the carbon nanotube fiber bundle 10. At this time, the carbon nanotube fiber bundles 10 drawn out from the take-up capstans 51a and 51b are fixed by the fixed chuck 52, the take-up reel 52 is orthogonal to the rotation axis of the take-up reel 53, and the carbon nanotube fiber bundle 10 is wound. The carbon nanotube fiber bundle 10 is twisted by rotating in the direction indicated by the arrow Rd2 (clockwise when the fixed chuck 52 is viewed from the take-up reel 53) with the taking direction as the rotation axis, and the carbon nanotubes are twisted. The fiber bundle 13 is produced. While the take-up reel 53 is rotating in the Rd2 direction, the take-up capstans 51a and 51b are separated from each other to increase the length of the carbon nanotube fiber bundle 10 orbiting the peripheral surfaces of the take-up capstans 51a and 51b. Let me. As a result, the carbon nanotube fiber bundle 10 is pulled out from the collecting die 31 at a constant speed regardless of the fixing by the fixing chuck 52 on the downstream side. When the twisting by the rotation of the take-up reel 53 in the Rd2 direction is completed, the fixation by the fixed chuck 52 is released, and the carbon nanotube fiber bundle 10 is pulled out from the take-up capstans 51a and 51b by the rotation of the take-up reel 53 in the Rd1 direction. The carbon nanotube fiber bundle 10 is wound around the winding reel 53. At this time, the take-up capstans 51a and 51b approach each other to unwind the carbon nanotube fiber bundle 10 to be taken up by the take-up reel 53. In this way, the approach and separation of the take-up capstans 51a and 51b synchronized with the rotation of the take-up reel 53 in the Rd1 and Rd2 directions are intermittently repeated.

カーボンナノチューブ繊維束13の撚り角度θは5〜30°が好ましく、5〜25°であることがさらに好ましい。撚り角度θが5°よりも小さいと撚りが入っていない場合とほぼ同じであるため、強度の上昇が見られず、絶縁被覆カーボンナノチューブ線2を曲げた際の断面積形状変化に向上がみられない。一方で、撚り角度θが30°よりも大きいと張力をかけたり曲げたりした際に、撚り目に沿って亀裂が発生して強度が大きく低下してしまう。撚り角度θが25°以下ではこのような強度の低下は生じない、25〜30°では若干の強度低下に留まる。 The twist angle θ L of the carbon nanotube fiber bundle 13 is preferably 5 to 30 °, more preferably 5 to 25 °. When the twist angle θ L is smaller than 5 °, it is almost the same as when there is no twist. Therefore, no increase in strength is observed, and the change in cross-sectional area shape when the insulating coated carbon nanotube wire 2 is bent is improved. Not seen. On the other hand, if the twist angle θ L is larger than 30 °, cracks occur along the twists and the strength is greatly reduced when tension is applied or bent. When the twist angle θ L is 25 ° or less, such a decrease in strength does not occur, and when it is 25 to 30 °, only a slight decrease in strength occurs.

上述のように、撚線体とされたカーボンナノチューブ繊維束13が巻き取られたリール53は、製造装置200‐2において、被覆樹脂槽33に向けてカーボンナノチューブ繊維束13を繰り出す繰り出しリール53として取り付けられる。繰り出しリール53の回転軸には磁性流体軸受54が用いられている。本実施形態のカーボンナノチューブ繊維束13は非常に細く、張力レベルが低いため、張力を安定させることが難しい。本実施形態に係る製造工程では、カーボンナノチューブ繊維束13の送り速度は樹脂34の付着量に影響するため、送り速度が変化すれば絶縁被覆12の厚さがばらつくことになる。この点、磁性流体軸受は適度なブレーキの役割を果たすため、張力と送り出し速度を一定にすることができる。従って、磁性流体軸受を用いた繰り出しリール53により、低い張力で安定的にカーボンナノチューブ繊維束13を被覆樹脂槽33へ送り出すことができる。
繰り出しリール53から繰り出され、磁性流体軸受によって支持されたガイドローラ55の上側の周面を経て被覆樹脂槽33に上側から導入されたカーボンナノチューブ繊維束13の表面全周に樹脂34が塗布され、絶縁被覆カーボンナノチューブ線2を作製する工程は実施形態1と同様であるため説明は省略する。
As described above, the reel 53 on which the carbon nanotube fiber bundle 13 formed as a stranded wire is wound is used as a feeding reel 53 for feeding out the carbon nanotube fiber bundle 13 toward the coated resin tank 33 in the manufacturing apparatus 200-2. It is attached. A magnetic fluid bearing 54 is used for the rotating shaft of the feeding reel 53. Since the carbon nanotube fiber bundle 13 of the present embodiment is very thin and has a low tension level, it is difficult to stabilize the tension. In the manufacturing process according to the present embodiment, the feed rate of the carbon nanotube fiber bundle 13 affects the amount of adhesion of the resin 34. Therefore, if the feed rate changes, the thickness of the insulating coating 12 varies. In this respect, since the magnetic fluid bearing acts as an appropriate brake, the tension and the delivery speed can be kept constant. Therefore, the feeding reel 53 using the magnetic fluid bearing can stably feed the carbon nanotube fiber bundle 13 to the coated resin tank 33 with low tension.
The resin 34 is applied to the entire surface of the carbon nanotube fiber bundle 13 fed from the feeding reel 53 and introduced into the coated resin tank 33 from the upper side through the upper peripheral surface of the guide roller 55 supported by the magnetic fluid bearing. Since the step of producing the insulating coated carbon nanotube wire 2 is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

<実施例>
図以下に本発明の実施例について、比較例と対比して説明する。
図8は、本発明の実施例1〜5と比較例1〜5について、カーボンナノチューブ繊維束径(μm)、被覆厚み(μm)、被覆厚みの標準偏差、被覆材料、カーボンナノチューブ
線の種類(「繊維束」は無撚線を示す。)、引張強さ(MPa)、絶縁破壊電圧(V)及びしなやかさ度合いを示す。絶縁破壊電圧におけるRは最大値と最小値との差である変動範囲を表す。なお、ここでの被覆厚みの標準偏差は変動係数ではない。
<Example>
An embodiment of the present invention will be described below in comparison with a comparative example.
FIG. 8 shows the carbon nanotube fiber bundle diameter (μm), coating thickness (μm), standard deviation of coating thickness, coating material, and type of carbon nanotube wire for Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 of the present invention. “Fiber bundle” indicates non-stranded wire), tensile strength (MPa), breakdown voltage (V), and degree of suppleness. R in the breakdown voltage represents the fluctuation range which is the difference between the maximum value and the minimum value. The standard deviation of the coating thickness here is not the coefficient of variation.

以下に、絶縁破壊電圧の測定方法について説明する。
図9は絶縁破壊電圧の測定装置60の主要部の構成を模式的に示す側面図(図9(A))及び平面図(図9(B))である。図10(A)は絶縁破壊電圧測定装置の回路図であり、図10(B)は試料に印加する電圧と時間との関係を示すグラフである。
絶縁基板61上の一方には銅箔製の電極62を配置する。電極62にはリード線621が接続される。電極62上には導電性テープ63を介して試料である絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の一端を絶縁被覆12に覆われた状態で固定する。絶縁基板61上の他方には、絶縁被覆12が剥離されてカーボンナノチューブ繊維束10が露出した絶縁被覆カーボンナノチューブ線1を絶縁基板61との間に挟んで固定するように電極64を配置する。電極64にはリード線641が接続される。ここで、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1は、電極62の端部から50mm離れた部分の絶縁被覆12を10mm分剥離している。絶縁被覆カーボンナノチューブ線2を試料として絶縁破壊電圧を測定する場合も同様である。
The method of measuring the dielectric breakdown voltage will be described below.
FIG. 9 is a side view (FIG. 9 (A)) and a plan view (FIG. 9 (B)) schematically showing the configuration of the main part of the dielectric breakdown voltage measuring device 60. FIG. 10A is a circuit diagram of the dielectric breakdown voltage measuring device, and FIG. 10B is a graph showing the relationship between the voltage applied to the sample and time.
A copper foil electrode 62 is arranged on one side of the insulating substrate 61. A lead wire 621 is connected to the electrode 62. One end of the insulating coated carbon nanotube wire 1 as a sample is fixed on the electrode 62 via a conductive tape 63 in a state of being covered with the insulating coating 12. On the other side of the insulating substrate 61, an electrode 64 is arranged so as to sandwich and fix the insulating coated carbon nanotube wire 1 from which the insulating coating 12 is peeled off and the carbon nanotube fiber bundle 10 is exposed to the insulating substrate 61. A lead wire 641 is connected to the electrode 64. Here, the insulating coated carbon nanotube wire 1 is peeled off by 10 mm from the insulating coating 12 at a portion 50 mm away from the end portion of the electrode 62. The same applies to the case where the dielectric breakdown voltage is measured using the insulation-coated carbon nanotube wire 2 as a sample.

図10(A)に示すように、リード線621はリード線621aとリード線621bに分岐させて、それぞれ印加電圧測定装置(アジレントテクノロジー株式会社製マルチメーター3457A)65と直流電源装置(株式会社アドバンテスト製R6145)66に接続する。リード線641はリード線641aとリード線641bに分岐させて、印加電圧測定装置65と電流測定装置(株式会社アドバンテスト製マルチメーターR6871E)67に接続する。そしてリード線641bは電流測定装置67を経て直流電源装置66に接続する。 As shown in FIG. 10A, the lead wire 621 is branched into a lead wire 621a and a lead wire 621b, and an applied voltage measuring device (multimeter 3457A manufactured by Azilent Technology Co., Ltd.) 65 and a DC power supply device (Advantest Co., Ltd.) are respectively. R6145) 66 is connected. The lead wire 641 is branched into a lead wire 641a and a lead wire 641b, and is connected to an applied voltage measuring device 65 and a current measuring device (multimeter R6781E manufactured by Advantest Co., Ltd.) 67. Then, the lead wire 641b is connected to the DC power supply device 66 via the current measuring device 67.

上述のように構成された測定装置60を用いて、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1(絶縁被覆カーボンナノチューブ線3も同様)の絶縁破壊電圧を以下のようにして測定する。
まず、直流電源装置66から絶縁被覆カーボンナノチューブ線1に対して、図10(B)に示すように0〜60Vの範囲において0.1V/secの速度で電圧を掃引印加し、電流測定装置67によって通電電流を測定する。
次に、横軸に電圧、縦軸に電流をとり、電圧掃引時の通電電流の測定値をプロットし、絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の絶縁破壊によって通電電流の測定値が急上昇した時の電圧値を絶縁破壊電圧とした。
Using the measuring device 60 configured as described above, the insulation breakdown voltage of the insulation-coated carbon nanotube wire 1 (the same applies to the insulation-coated carbon nanotube wire 3) is measured as follows.
First, as shown in FIG. 10B, a voltage is swept and applied from the DC power supply device 66 to the insulating coated carbon nanotube wire 1 at a speed of 0.1 V / sec in the range of 0 to 60 V, and the current measuring device 67 Measure the energizing current by.
Next, the horizontal axis is the voltage and the vertical axis is the current, and the measured value of the energizing current at the time of voltage sweep is plotted, and the voltage value when the measured value of the energizing current suddenly rises due to dielectric breakdown of the insulating coated carbon nanotube wire 1. Was defined as the dielectric breakdown voltage.

実施例1〜3は、実施形態1に係る工程に従い、カーボンナノチューブ繊維束10の無撚り線の表面全周に絶縁被覆を施した絶縁被覆カーボンナノチューブ線1の実施例である。実施例4〜6は、実施形態2に係る工程に従い、撚りを入れたカーボンナノチューブ繊維束13の表面全周に絶縁被覆を施した絶縁被覆カーボンナノチューブ線2の実施例である。 Examples 1 to 3 are examples of the insulating coated carbon nanotube wire 1 in which the entire surface of the untwisted wire of the carbon nanotube fiber bundle 10 is coated with an insulating coating according to the step according to the first embodiment. Examples 4 to 6 are examples of the insulating coated carbon nanotube wire 2 having an insulating coating on the entire surface of the twisted carbon nanotube fiber bundle 13 according to the step according to the second embodiment.

比較例1は、カーボンナノチューブ繊維束径が太いため、絶縁被覆の厚みも厚くなり、しなやかさ度合いも低い。比較例2は、絶縁被覆の厚みが薄く、絶縁破壊電圧が低い。比較例3は絶縁被覆の厚みが厚く、しなやかさ度合いが低い。比較例4は、絶縁被覆の厚みのばらつきが大きく、絶縁破壊電圧のばらつきが大きい。比較例5は、絶縁被覆の厚みが厚いため、引張強さが低く、しなやかさ度合いも低い。また、比較例5は、絶縁被覆の厚みのばらつきが大きいため、絶縁破壊電圧のばらつきが大きい。 In Comparative Example 1, since the carbon nanotube fiber bundle diameter is large, the thickness of the insulating coating is also large, and the degree of suppleness is low. In Comparative Example 2, the thickness of the insulating coating is thin and the dielectric breakdown voltage is low. In Comparative Example 3, the thickness of the insulating coating is thick and the degree of suppleness is low. In Comparative Example 4, the thickness of the insulating coating varies widely, and the dielectric breakdown voltage varies widely. In Comparative Example 5, since the insulating coating is thick, the tensile strength is low and the degree of suppleness is also low. Further, in Comparative Example 5, since the thickness of the insulating coating varies widely, the dielectric breakdown voltage varies greatly.

このように、実施例1〜3に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線1及び実施例4〜6
に係る絶縁被覆カーボンナノチューブ線2は、いずれも細径かつ軽量で高い絶縁性と柔軟性を有する。
As described above, the insulating coated carbon nanotube wire 1 according to Examples 1 to 3 and Examples 4 to 6
The insulating coated carbon nanotube wire 2 according to the above has a small diameter, is lightweight, and has high insulating properties and flexibility.

1,2・・・絶縁被覆カーボンナノチューブ線
10,13・・・カーボンナノチューブ繊維束
11・・・カーボンナノチューブ繊維
12・・・絶縁被覆
1,2 ... Insulation coated carbon nanotube wire 10, 13 ... Carbon nanotube fiber bundle 11 ... Carbon nanotube fiber 12 ... Insulation coating

Claims (6)

複数のカーボンナノチューブ繊維からなるカーボンナノチューブ繊維束と、該カーボンナノチューブ繊維束の表面を被覆する絶縁被覆とを備えた絶縁被覆カーボンナノチューブ線であって、
前記カーボンナノチューブ繊維束の径がφ5μm〜150μmであり、
前記絶縁被覆の厚さが0.25μm〜2.5μmであることを特徴とする絶縁被覆カーボンナノチューブ線。
An insulating coated carbon nanotube wire comprising a carbon nanotube fiber bundle composed of a plurality of carbon nanotube fibers and an insulating coating for coating the surface of the carbon nanotube fiber bundle.
The diameter of the carbon nanotube fiber bundle is φ5 μm to 150 μm.
An insulating coated carbon nanotube wire having a thickness of the insulating coating of 0.25 μm to 2.5 μm.
複数のカーボンナノチューブ繊維からなるカーボンナノチューブ繊維束と、該カーボンナノチューブ繊維束の表面を被覆する絶縁被覆とを備えた絶縁被覆カーボンナノチューブ線であって、
前記絶縁被覆の厚さの、前記カーボンナノチューブ繊維束の径に対する比率が、1.6〜5%であることを特徴とする絶縁被覆カーボンナノチューブ線。
An insulating coated carbon nanotube wire comprising a carbon nanotube fiber bundle composed of a plurality of carbon nanotube fibers and an insulating coating for coating the surface of the carbon nanotube fiber bundle.
An insulating coated carbon nanotube wire characterized in that the ratio of the thickness of the insulating coating to the diameter of the carbon nanotube fiber bundle is 1.6 to 5%.
前記カーボンナノチューブ繊維束が、前記複数のカーボンナノチューブ繊維の撚線であることを特徴とする請求項1又は2に記載の絶縁被覆カーボンナノチューブ線。 The insulating coated carbon nanotube wire according to claim 1 or 2, wherein the carbon nanotube fiber bundle is a stranded wire of the plurality of carbon nanotube fibers. 前記絶縁被覆の厚さを8点測定した標準偏差が6%以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の絶縁被覆カーボンナノチューブ線。 The insulating coated carbon nanotube wire according to any one of claims 1 to 3, wherein the standard deviation obtained by measuring the thickness of the insulating coating at eight points is 6% or less. 前記絶縁被覆をポリイミドによって形成したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の絶縁被覆カーボンナノチューブ線。 The insulating coated carbon nanotube wire according to any one of claims 1 to 4, wherein the insulating coating is formed of polyimide. 引張強さが200Mpa以上であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の絶縁被覆カーボンナノチューブ線。
The insulating coated carbon nanotube wire according to any one of claims 1 to 5, wherein the tensile strength is 200 Mpa or more.
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