(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】線材の表面に繊維集合体を接触させつつ、前記線材を前記繊維集合体に対して相対的に移動させる乾式の処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材の表面に繊維集合体を接触させつつ、前記線材を前記繊維集合体に対して相対的に移動させる乾式の処理を行う、線材の処理方法。
【請求項２】
前記処理にあたって、前記線材に前記繊維集合体を接触させつつ前記線材を長さ方向に走行させる、請求項１記載の線材の処理方法。
【請求項３】
前記処理にあたって、前記繊維集合体を前記線材に押し当てる、請求項１または２記載の線材の処理方法。
【請求項４】
前記線材は、（ｉ）基材と中間層とが積層された第１構造体、（ｉｉ）基材と中間層と超電導層とがこの順に積層された第２構造体、（ｉｉｉ）基材と中間層と酸化物超電導層と第１保護層とがこの順に積層された第３構造体、（ｉｖ）基材と中間層と酸化物超電導層と第１保護層とがこの順に積層された積層体の表面に第２保護層が形成された第４構造体、（ｖ）前記第４構造体の表面に安定化層が形成された第５構造体、のうちいずれかである、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。
【請求項５】
前記線材は、レーザー加工によって細線化された線材である、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の線材の処理方法。
【請求項６】
前記繊維集合体は、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１〜５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。
超電導線材をレーザー加工により細線化する場合には、ドロスが超電導線材の表面に付着することがある。ドロスは、線材の外観上の問題、および、線材表面に膜形成する場合の膜の密着性の問題の原因となる可能性がある。
【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、線材の表面に繊維集合体を接触させつつ、前記線材を前記繊維集合体に対して相対的に移動させる乾式の処理を行う線材の処理方法を提供する。
【０００７】
前記処理にあたっては、前記線材に前記繊維集合体を接触させつつ前記線材を長さ方向に走行させることが好ましい。
【０００８】
前記処理にあたっては、前記繊維集合体を前記線材に押し当てることが好ましい。
【０００９】
前記線材は、（ｉ）基材と中間層とが積層された第１構造体、（ｉｉ）基材と中間層と超電導層とがこの順に積層された第２構造体、（ｉｉｉ）基材と中間層と酸化物超電導層と第１保護層とがこの順に積層された第３構造体、（ｉｖ）基材と中間層と酸化物超電導層と第１保護層とがこの順に積層された積層体の表面に第２保護層が形成された第４構造体、（ｖ）前記第４構造体の表面に安定化層が形成された第５構造体、のうちいずれかであってよい。
【００１０】
前記線材は、レーザー加工によって細線化された線材であってよい。
【００１１】
前記繊維集合体は、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】
【００１２】
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】
【００１３】
【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の処理装置を用いた処理方法の工程図である。
【図４】図１の処理装置を用いた処理方法の工程図である。
【図５】図１の処理装置を用いた処理方法の工程図である。
【図６】図１の処理装置を用いた処理方法の工程図である。
【図７】図１の処理装置の断面を示す模式図である。
【図８】線材の構造例を示す概略図である。
【図９】線材の細線化の一例を示す説明図である。
【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。
【図１２】線材の構造例を示す概略図である。
【図１３】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】
【００１４】
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。
【００１５】
［線材］
図８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８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。
【００１６】
図８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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
図８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。
【００２６】
［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および図３は、処理装置１００を用いた処理方法の工程図である。図１〜図３は、処理装置１００を側方から見た模式図である。
【００２７】
図１に示すように、処理装置１００は、一対の押圧部材２０，２０と、一対の繊維集合体３０，３０とを備える。
押圧部材２０，２０は、ブロック状に形成され、平坦な押圧面２０ａ，２０ａを有する。押圧部材２０，２０は、押圧面２０ａ，２０ａを向かい合わせて配置される。押圧部材２０，２０は、互いに接近および離間する方向に移動可能である。押圧面２０ａ，２０ａは互いに平行である。
【００２８】
繊維集合体３０は、平均糸径が５〜１５μｍ程度の繊維が集合して構成されたシート体であり、例えば、織物（織布）、不織物（不織布）、編物、フェルト、マットなどである。繊維集合体３０を構成する繊維としては、例えば、合成繊維、天然繊維、無機繊維などが挙げられる。合成繊維は、例えば、ポリエステル、ポリアミド、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリビニルアルコールなどで構成される。天然繊維は、例えば、植物繊維(綿、麻等)、動物繊維（獣毛、絹等）などである。無機繊維は、例えば、カーボン、ガラスなどで構成される。
繊維集合体３０は、可撓性を有することが好ましい。また、繊維集合体３０は、再汚染を防ぐために自己発塵、溶出イオン量が極めて微量であることが好ましい。
【００２９】
繊維集合体３０，３０は、それぞれ押圧部材２０，２０の押圧面２０ａ，２０ａを覆って設けられる。そのため、繊維集合体３０，３０は向かい合って配置され、超電導線材１０を挟み込むことができる。繊維集合体３０，３０の対向面３０ａ，３０ａ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（図５参照）。繊維集合体３０，３０は、押圧部材２０，２０によって超電導線材１０に押し当てられる。
【００３０】
繊維集合体３０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、繊維集合体３０は、繊維どうしの隙間に付着物５０を保持できる。
【００３１】
繊維集合体３０は、超電導線材１０の表面に乾式の処理を施すことによって、超電導線材１０の表面の付着物５０を捕捉することができる。「乾式」とは、液体が処理対象物に触れることがない処理の形式をいう。すなわち、乾式の処理とは、処理対象物である超電導線材１０に水、アルコールなどの液体を触れさせずに行う処理をいう。この処理において超電導線材１０に触れるのは、固体である繊維集合体３０のみである。
【００３２】
図７は、処理装置１００の断面を示す模式図である。図７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。図７に示すように、繊維集合体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が繊維集合体３０の当接範囲から外れにくくなる。
【００３３】
［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。
図４〜図６は、処理装置１００を用いた処理方法の工程図である。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。
【００３４】
図１および図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、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。
【００３５】
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。
【００３６】
図２および図５に示すように、押圧部材２０，２０を互いに近づく方向に移動させると、繊維集合体３０，３０は超電導線材１０に向けて移動する。繊維集合体３０，３０の対向面３０ａ，３０ａは、それぞれ超電導線材１０の表面（第１面１０ａおよび第２面１０ｂ）に接する。
【００３７】
押圧部材２０は、繊維集合体３０を超電導線材１０に押し当てる（すなわち、繊維集合体３０を押圧状態で超電導線材１０に当接させる）ことができる。これにより、超電導線材１０の表面に対する付着物５０の付着力が高い場合でも付着物５０の除去が容易となる。
【００３８】
繊維集合体３０が超電導線材１０に接触した状態で超電導線材１０が走行することにより、超電導線材１０は繊維集合体３０に対して摺動する。この処理を「拭取り処理」または単に「処理」という。この処理において、付着物５０の少なくとも一部は、繊維集合体３０を構成する繊維どうしの空隙に入り込み、繊維集合体３０から脱離しにくい状態となる。そのため、繊維集合体３０は付着物５０を捕捉することができる。従って、繊維集合体３０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。繊維集合体３０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。この処理は、乾式の処理（超電導線材１０に水などの液体を触れさせずに行う処理）である。
【００３９】
次いで、図３および図６に示すように、押圧部材２０，２０を互いに離れる方向に移動させることによって、繊維集合体３０，３０を超電導線材１０から離間させる。付着物５０は繊維集合体３０に捕捉されているため、超電導線材１０の表面は清浄となる。
【００４０】
［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。
【００４１】
実施形態の処理方法では、繊維集合体３０を用いて超電導線材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。
【００４２】
実施形態の処理方法では、繊維集合体３０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。
【００４３】
実施形態の処理方法によれば、繊維集合体３０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。
実施形態の超電導線材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。
【００４４】
実施形態の処理方法によれば、超電導線材１０に繊維集合体３０を接触させつつ超電導線材１０を長さ方向に走行させるため、処理を効率よく行うことができる。
【００４５】
超電導線材をレーザー加工により細線化する場合には、ドロスが超電導線材の表面に付着することがある。例えば、図９は、基材１と中間層２と酸化物超電導層３と第１保護層４とを有する積層体（超電導線材）の断面図（積層体の長さ方向に直交する断面を示す図）である。図９に示すように、この積層体は、切断箇所１１，１１において、長さ方向に沿ってレーザー加工により切断することによって細線化することができる。すなわち、積層体を幅方向に複数に分割することによって、元の積層体より幅が狭い複数の積層体を作製することができる。切断加工の際には、ドロスが積層体の表面に付着することがある。ドロスは、線材の外観上の問題、および、線材表面に膜形成する場合の膜の密着性低下の原因となる可能性がある。
細線化された超電導線材は、実施形態の処理方法の対象となり得る。実施形態の処理方法によれば、超電導線材の表面に付着したドロスを除去できるため、超電導線材の外観を良好とすることができる。また、次工程で超電導線材表面に膜形成する場合の膜の密着性を改善することができる。
【００４６】
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。
繊維集合体が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。例えば、繊維集合体は、線材の付着物を電気的な吸着（静電吸着）により捕捉してもよい。
実施形態の処理方法では、線材を繊維集合体に対して移動させるが、線材は繊維集合体に対して相対的に移動すればよい。そのため、線材と繊維集合体のうちいずれが移動してもよい。
実施形態の処理方法は、線材の製造における一工程であるから、「線材の製造方法」の一実施形態ともいえる。
【００４７】
実施形態の処理方法の処理対象としては、図８に示す構造の超電導線材１０を挙げたが、処理対象はこれに限定されない。図１０〜図１３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１０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１１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１２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１３に示すように、線材１０Ｃ（図１２参照）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８に示す超電導線材１０は、第５構造体である。
【符号の説明】
【００４８】
１…基材、２…中間層、３…酸化物超電導層（超電導層）、４…第１保護層、６…第２保護層、８…安定化層、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…押圧部材、３０…繊維集合体、５０…付着物、Ｗ…超電導線材の幅、Ｗ１…繊維集合体の幅。
【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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【図１２】
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【図１３】
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