(57)【要約】【課題】線材の特性に影響を及ぼすことなく、高い清浄化効果が得られる線材の処理方法を提供する。【解決手段】第１ローラを線材に接触した状態で回転させるとともに、表面粘着性を有する第２ローラを前記第１ローラの表面に接触した状態で回転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ローラを線材に接触した状態で回転させるとともに、表面粘着性を有する第２ローラを前記第１ローラの表面に接触した状態で回転させる、線材の処理方法。
【請求項２】
前記第１ローラの表面は、前記線材の表面の付着物を捕捉可能な凹凸を有する、請求項１記載の線材の処理方法。
【請求項３】
前記第１ローラを経た前記線材の表面を電気的に中和する、請求項１または２記載の線材の処理方法。
【請求項４】
前記第１ローラは、前記線材の幅方向の寸法が前記線材の幅の１．５倍以上である、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の線材の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線材の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導線材は、例えば、金属テープからなる基材上に、結晶配向性の良好な中間層を介して超電導層が形成されている。超電導層の上には、超電導層を保護するために保護層が形成される。保護層の上に金属安定化層が形成される。
【０００３】
超電導線材の特性を高めるには、線材を洗浄して表面を清浄化することが有効であるが、線材に付着した異物はエアー洗浄などの非接触の洗浄方法では除去しにくい。一方、線材表面をブラッシングなどにより洗浄する方法では、洗浄効果は高いものの、線材表面が傷つき、超電導線材としての特性に影響が及ぶ可能性がある。
特許文献１には、超電導線材を水に浸漬させた状態で超音波洗浄を行うことが記載されている。超音波洗浄は、線材を傷つけず、洗浄効果も良好である。しかしながら、下地層、中間層、および超電導層は水中で水酸化し、化学組成の変化が生じることがある。そのため、特許文献１に記載の方法では、配向度の均一性が低くなって超電導線材の特性に影響が出る場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８１１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一態様は、線材の特性に影響を及ぼすことなく、高い清浄化効果が得られる線材の処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、第１ローラを線材に接触した状態で回転させるとともに、表面粘着性を有する第２ローラを前記第１ローラの表面に接触した状態で回転させる、線材の処理方法を提供する。
【０００７】
前記第１ローラの表面は、前記線材の表面の付着物を捕捉可能な凹凸を有することが好ましい。
【０００８】
前記線材の処理方法では、前記第１ローラを経た前記線材の表面を電気的に中和することが好ましい。
【０００９】
前記第１ローラは、前記線材の幅方向の寸法が前記線材の幅の１．５倍以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、線材の特性に影響を及ぼすことなく、高い清浄化効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の線材の処理方法を実施可能な処理装置の構成図である。
【図２】図１の処理装置を用いた処理方法の工程図である。
【図３】図１の処理装置を模式的に示す斜視図である。
【図４】イオナイザにより線材を電気的に中和する工程の説明図である。
【図５】前図に続く工程の説明図である。
【図６】前図に続く工程の説明図である。
【図７】線材の構造例を示す概略図である。
【図８】線材の構造例を示す概略図である。
【図９】線材の構造例を示す概略図である。
【図１０】線材の構造例を示す概略図である。
【図１１】線材の構造例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
【００１３】
［線材］
図７は、線材の構造例である超電導線材１０を示す概略図である。図７に示すように、超電導線材１０は、超電導積層体５と、第２保護層６と、安定化層８とを備えている。超電導線材１０は、テープ状に形成されたテープ線材である。
超電導積層体５は、基材１上に中間層２を介して酸化物超電導層３および第１保護層４が形成された構造を有する。詳しくは、超電導積層体５は、基材１の一方の面に、中間層２と酸化物超電導層３と第１保護層４がこの順に積層された構成を有する。
【００１４】
図７において、Ｙ方向は、超電導線材１０の厚さ方向であり、基材１、中間層２、酸化物超電導層３、第１保護層４等の各層が積層される方向である。Ｘ方向は、超電導線材１０の幅方向であり、超電導線材１０の長手方向および厚さ方向に直交する方向である。
【００１５】
基材１は、テープ状であり、例えば金属で形成されている。基材１を構成する金属の具体例として、ハステロイ（登録商標）に代表されるニッケル合金；ステンレス鋼；ニッケル合金に集合組織を導入した配向Ｎｉ−Ｗ合金などが挙げられる。基材１の一方の面（中間層２が形成された面）を第１主面１ａという。
【００１６】
中間層２は、基材１と酸化物超電導層３との間に設けられる。中間層２は、基材１の第１主面１ａに形成される。中間層２は、多層構成でもよく、例えば基材１側から酸化物超電導層３側に向かう順で、拡散防止層、ベッド層、配向層、キャップ層等を有してもよい。
【００１７】
拡散防止層は、基材１の成分の一部が拡散し、不純物として酸化物超電導層３側に混入することを抑制する機能を有する。拡散防止層は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＧＺＯ（Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７）等から構成される。
拡散防止層の上には、基材１と酸化物超電導層３との界面における反応を低減し、その上に形成される層の配向性を向上するためにベッド層を形成してもよい。ベッド層の材質としては、例えばＹ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等が挙げられる。
配向層は、その上のキャップ層の結晶配向性を制御するために２軸配向する物質から形成される。配向層の材質としては、例えば、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等の金属酸化物を例示することができる。配向層はＩＢＡＤ（Ion-Beam-Assisted Deposition）法で形成することが好ましい。
キャップ層は、上述の配向層の表面に成膜されて、結晶粒が面内方向に自己配向し得る材料からなる。キャップ層の材質としては、例えば、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＹＳＺ、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＬａＭｎＯ３等が挙げられる。
【００１８】
酸化物超電導層３は、酸化物超電導体から構成される。酸化物超電導体としては、特に限定されないが、例えば一般式ＲＥＢａ２Ｃｕ３ＯＸ（ＲＥ１２３）で表されるＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体が挙げられる。希土類元素ＲＥとしては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうちの１種又は２種以上が挙げられる。中でも、Ｙ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍの１種か、又はこれら元素の２種以上の組み合わせが好ましい。一般に、Ｘは、７−ｘ（酸素欠損量ｘ：約０〜１程度）である。
酸化物超電導層３は、中間層２の主面２ａ（基材１側とは反対の面）に形成されている。
【００１９】
第１保護層４は、事故時に発生する過電流をバイパスしたり、酸化物超電導層３と第１保護層４の上に設けられる層との間で起こる化学反応を抑制する等の機能を有する。第１保護層４の材質としては、例えば銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、金と銀との合金、その他の銀合金、銅合金、金合金などが挙げられる。第１保護層４は、少なくとも酸化物超電導層３の主面３ａ（中間層２側とは反対の面）を覆っている。
【００２０】
第１保護層４は、酸化物超電導層３の側面、中間層２の側面、基材１の側面及び裏面から選択される領域の一部または全部を覆ってもよい。第１保護層４は２種以上又は２層以上の金属層から構成されてもよい。
【００２１】
第２保護層６は、銅、銀などからなり、超電導積層体５の外面を一体に覆っている。
超電導積層体５と第２保護層６を併せて超電導積層体７という。
【００２２】
安定化層８は、超電導積層体７の表面の少なくとも一部を覆って形成される。安定化層８は、酸化物超電導層３が常電導状態に転移した時に発生する過電流を転流させるバイパス部としての機能を有する。安定化層８の構成材料としては、銅、銅合金（例えばＣｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金等）、アルミニウム、アルミニウム合金、銀等の金属が挙げられる。
超電導線材１０の一方の面を第１面１０ａという。第１面１０ａと反対の面を第２面１０ｂという。
【００２３】
図７に示す超電導線材１０は、例えば次のようにして製造することができる。
基材１の第１主面１ａに、中間層２、酸化物超電導層３、および第１保護層４を順次形成することによって超電導積層体５を得る。次いで、超電導積層体５の表面に、スパッタリング法等により第２保護層６を形成して超電導積層体７を得る。次いで、例えばめっき法（例えば電解めっき）により安定化層８を形成する。以上の工程を経て、超電導線材１０を得る。
【００２４】
［線材の処理装置］
次に、実施形態の線材の処理方法を実施可能な処理装置を説明する。
図１は、実施形態の線材の処理方法を実施可能な処理装置１００の構成図である。図２は、処理装置１００を用いた処理方法の工程図である。図３は、処理装置１００を模式的に示す斜視図である。
【００２５】
図１に示すように、処理装置１００は、一対の第１ローラ２０，２０と、一対の第２ローラ３０，３０と、一対のイオナイザ（除電機構）４０，４０とを備える。
第１ローラ２０，２０は、互いに平行に配置されている（図３参照）。第１ローラ２０，２０は、ニップに超電導線材１０を挟み込む。第１ローラ２０，２０は、それぞれ超電導線材１０の第１面１０ａおよび第２面１０ｂに接する。
【００２６】
第１ローラ２０の表面（外周面２０ａ）は、超電導線材１０の表面（第１面１０ａおよび第２面１０ｂ）の付着物５０を捕捉可能な構造を有する。例えば、第１ローラ２０は、外周面２０ａに微細な凹凸を有する。外周面２０ａの表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定する算術平均粗さＲａ）は、例えば、０．１〜１０μｍであってよい。
【００２７】
第１ローラ２０は、少なくとも外周面２０ａが弾性変形可能な材料（例えば、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどのゴム）で構成されていてもよい。外周面２０ａの硬度（ＪＩＳ  Ｚ２２４６に規定するショアＡ硬度）は、例えば１０〜１００である。第１ローラ２０の外周面２０ａは、第２ローラ３０の外周面３０ａに比べて硬度が低いことが好ましい。
【００２８】
第１ローラ２０の外周面２０ａは、凹部によって超電導線材１０の表面の付着物５０を捕捉できる。そのため、第１ローラ２０は、超電導線材１０の表面の付着物５０を超電導線材１０から除去することができる。第１ローラ２０は、例えば、平均粒径０．１μｍ以上の付着物５０（異物）を超電導線材１０から除去することができる。
【００２９】
第２ローラ３０，３０は、それぞれ第１ローラ２０，２０と平行に配置されている（図３参照）。第２ローラ３０，３０は、それぞれ第１ローラ２０，２０の外周面２０ａ，２０ａに接する。第２ローラ３０，３０は、超電導線材１０には接していない。
【００３０】
第２ローラ３０の表面（外周面３０ａ）は、表面粘着性を有する。第２ローラ３０の外周面３０ａは、例えば、樹脂（アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等）、ゴム（シリコーンゴム、ウレタンゴム等）などで構成されている。外周面３０ａは、表面粘着性により、第１ローラ２０の外周面２０ａの付着物５０を付着させることができる。そのため、第２ローラ３０は、第１ローラ２０の外周面２０ａの付着物５０を捕捉し、第１ローラ２０から除去することができる。
【００３１】
図３に示すように、第１ローラ２０および第２ローラ３０の幅（超電導線材１０の幅方向の寸法）Ｗ１は、超電導線材１０の幅Ｗの１．５倍以上であることが好ましい。これにより、超電導線材１０の幅方向位置にずれが生じた場合でも、超電導線材１０が第１ローラ２０の当接範囲から外れにくくなるため、超電導線材１０の表面の付着物５０を除去することができる。なお、第１ローラ２０および第２ローラ３０の幅Ｗ１は、第１ローラ２０および第２ローラ３０の中心軸方向の寸法である。
【００３２】
イオナイザ４０，４０は、第１ローラ２０，２０に対して、超電導線材１０の走行方向の下流側に設置されている。
イオナイザ４０は、例えば、放電電極（図示略）と、対向電極（図示略）とを備える。イオナイザ４０は、例えば、高電圧を印加することで放電電極と対向電極との間で生じるコロナ放電により、空気中の分子をイオン化する。
【００３３】
一対のイオナイザ４０は、それぞれ超電導線材１０の第１面１０ａおよび第２面１０ｂに近接した位置に設けられている。そのため、生成したイオンを超電導線材１０の第１面１０ａおよび第２面１０ｂに作用させることができる。
イオナイザ４０の幅（超電導線材１０の幅方向の寸法）Ｗ２は、超電導線材１０の幅Ｗの１．５倍以上であることが好ましい。これにより、超電導線材１０の幅方向位置にずれが生じた場合でも、超電導線材１０がイオナイザ４０の作用範囲から外れにくくなるため、超電導線材１０の表面の付着物５０を除去することができる。
【００３４】
イオナイザ４０は、イオンにより超電導線材１０の表面を電気的に中和し、付着物５０の電気的な吸着力を弱め、付着物５０を超電導線材１０から脱離しやすくできる。イオナイザ４０は、例えば、平均粒径０．１μｍ未満の付着物５０（異物）を超電導線材１０から除去することができる。
イオナイザ４０は、非接触で超電導線材１０の付着物５０を除去できるため、超電導線材１０に損傷が生じにくいという利点がある。
【００３５】
［線材の処理方法］
次に、実施形態の線材の処理方法を説明する。
（第１工程）
まず、第１ローラおよび第２ローラを用いて超電導線材から付着物を除去する工程を説明する。この工程を「第１工程」という。
【００３６】
図１に示すように、超電導線材１０の表面（第１面１０ａおよび第２面１０ｂ）には、超電導線材１０の製造時などに付着物５０が付着することがある。付着物５０は、超電導線材１０の製造時に生じたパーティクル（微粒子）などである。超電導線材１０の長さは、例えば１０ｍ以上である。
【００３７】
超電導線材１０を長さ方向（図１における右方）に走行させる。超電導線材１０を走行させるには、例えば、送出しローラ（図示略）から送り出された超電導線材１０を巻取りローラ（図示略）によって引取る手法を採用できる。
【００３８】
第１ローラ２０，２０を、超電導線材１０の表面（第１面１０ａおよび第２面１０ｂ）に接触した状態で中心軸周りに回転させる（矢印参照）。第１ローラ２０の回転方向は、超電導線材１０との接触位置において超電導線材１０の走行方向に沿う方向（図１の左回り方向）である。第１ローラ２０は、超電導線材１０に従動して回転するのが好ましい。
【００３９】
前述のように、第１ローラ２０の外周面２０ａは、超電導線材１０の表面の付着物５０を捕捉できる。例えば、付着物５０の少なくとも一部は、第１ローラ２０の外周面２０ａの凹部に嵌り込んで脱離しにくい状態となる。そのため、第１ローラ２０は、超電導線材１０の表面の付着物５０の少なくとも一部を除去し、超電導線材１０の表面を清浄化することができる。
【００４０】
第１ローラ２０の外周面２０ａがゴム等の弾性材料で形成されている場合、超電導線材１０の表面が傷つくのを抑え、超電導線材１０の特性の劣化を回避できる。
【００４１】
図２に示すように、第１ローラ２０，２０の回転とともに、第２ローラ３０，３０を、第１ローラ２０，２０の外周面２０ａ，２０ａに接触した状態で中心軸周りに回転させる（矢印参照）。第２ローラ３０，３０の回転方向は、第１ローラ２０，２０との接触位置において第１ローラ２０，２０の回転方向に沿う方向（図２の右回り方向）である。第２ローラ３０は、第１ローラ２０に従動して回転するのが好ましい。
【００４２】
前述のように、第２ローラ３０の外周面３０ａは表面粘着性を有するため、第１ローラ２０の表面の付着物５０の少なくとも一部は除去され、第２ローラ３０の外周面３０ａに移行する。
【００４３】
第２ローラ３０によって付着物５０が第１ローラ２０から除去されるため、第１ローラ２０の外周面２０ａが周回して再び超電導線材１０の表面と接触しても、第１ローラ２０から超電導線材１０への付着物の移行は起こりにくい。また、第２ローラ３０は表面粘着性により付着物５０を強固に捕捉するため、第２ローラ３０から第１ローラ２０への付着物５０の移行も起こりにくい。
【００４４】
（第２工程）
次に、イオナイザによって超電導線材から付着物を除去する工程を説明する。この工程を「第２工程」という。
図４〜図６は、イオナイザ４０により超電導線材１０を電気的に中和する工程（第２工程）の説明図である。図４〜図６は、超電導線材１０の長さ方向に直交する断面を示す図である。
【００４５】
図１に示す第１ローラ２０および第２ローラ３０によって超電導線材１０の付着物５０を完全に除去するのは難しい。そのため、図４に示すように、超電導線材１０の表面（第１面１０ａおよび第２面１０ｂ）には、第１ローラ２０では除去できなかった付着物５０が残存することがある。特に、サイズが小さい付着物５０は残存しやすい。
【００４６】
第１ローラ２０，２０(図１および図２参照）を経た超電導線材１０は、図５に示すように、イオナイザ４０，４０間に導入される。イオナイザ４０，４０は、イオンを超電導線材１０の表面（第１面１０ａおよび第２面１０ｂ）に作用させ、この表面を電気的に中和する。例えば、超電導線材１０の表面がプラス帯電していた場合、イオナイザ４０から供給されたマイナスイオン４１によって超電導線材１０の表面を電気的に中和できる。そのため、図６に示すように、超電導線材１０の表面は、電気的な吸着力が弱くなり、付着物５０は超電導線材１０の表面から脱離しやすくなる。これにより、超電導線材１０の表面を清浄化することができる。
【００４７】
［実施形態の処理方法により得られる効果］
実施形態の処理方法では、超音波洗浄と異なり、付着物５０の除去にあたって水を使用しない。そのため、水の使用による下地層、中間層、および超電導層の化学的な変化を原因として超電導線材１０の特性が劣化するのを回避できる。実施形態の処理方法は、水を使用しないため、処理操作が容易であるという利点もある。
【００４８】
実施形態の処理方法では、超電導線材１０の走行とともに回転する第１ローラ２０により超電導線材１０の付着物５０を除去するため、ブラッシングを用いる方法に比べ、超電導線材１０に加えられる力を小さくできる。そのため、超電導線材１０の損傷が起こりにくい。よって、超電導線材１０の損傷を原因とした特性の劣化を抑制できる。
【００４９】
実施形態の処理方法では、第１ローラ２０を超電導線材１０に接触させて付着物５０を除去するため、エアー洗浄などの非接触の洗浄方法に比べて、付着物５０を除去する効果（清浄化効果）の点で優れている。
【００５０】
実施形態の処理方法によれば、第１ローラ２０により超電導線材１０の付着物５０を除去するため、水を使う超音波洗浄などと異なり、超電導線材１０の中間層等の配向度を向上させることができる。そのため、長手方向に均一な特性を有する超電導線材１０が得られる。したがって、超電導線材１０では、局所的な臨界電流値の低下は起こりにくくなる。よって、超電導線材１０の特性を向上させることができる。
実施形態の処理方法によれば、例えば、１０ｍ以上の長尺の超電導線材１０を清浄化できる。
【００５１】
実施形態の処理方法によれば、イオナイザ４０を使用するため、超電導線材１０では除去しきれなかった付着物５０を除去し、超電導線材１０をさらに清浄化することができる。さらに、超電導線材１０の表面が電気的に中和されるため、超電導線材１０への異物（微粒子など）の付着を起こりにくくすることができる。
【００５２】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
第１ローラが超電導線材の表面の付着物を捕捉する機構は特に限定されない。第１ローラは、超電導線材の付着物を電気的な吸着（静電吸着）または表面粘着性により捕捉してもよいが、実施形態において示したように、微細凹凸により付着物を捕捉するのが好ましい。
【００５３】
第１ローラの回転動作の形態としては、超電導線材に従動する回転に限らず、モータなどの駆動手段による回転であってもよい。第２ローラの回転動作の形態としては、第１ローラに従動する回転に限らず、モータなどの駆動手段による回転であってもよい。
実施形態の超電導線材の処理方法は、超電導線材の製造における一工程であるから、「超電導線材の製造方法」の一実施形態ともいえる。
【００５４】
実施形態の処理方法の処理対象としては、図７に示す構造の超電導線材を挙げたが、処理対象はこれに限定されない。図８〜図１１は、処理対象となる線材の構造例を示す概略図である。処理対象は、図８に示すように、基材１と中間層２とが積層された第１構造体（線材１０Ａ）であってもよい。処理対象は、図９に示すように、基材１と中間層２と酸化物超電導層３とがこの順に積層された第２構造体（線材１０Ｂ）であってもよい。処理対象は、図１０に示すように、基材１と中間層２と酸化物超電導層３と第１保護層４とがこの順に積層された第３構造体（線材１０Ｃ）であってもよい。処理対象は、図１１に示すように、線材１０Ｃ（図１０参照）の外面に第２保護層６が設けられた第４構造体（線材１０Ｄ）であってもよい。なお、図７に示す超電導線材１０は、第５構造体である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…超電導線材（線材）、１０Ａ〜１０Ｄ…線材、１０ａ…第１面（超電導線材の表面）、１０ｂ…第２面（超電導線材の表面）、２０…第１ローラ、２０ａ…外周面（第１ローラの表面）、３０…第２ローラ、３０ａ…外周面（第２ローラの表面）、４０…イオナイザ、５０…付着物、Ｗ…超電導線材の幅、Ｗ１…第１ローラの幅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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