(57)【要約】【課題】  操作性よく、短時間で精度よくＣＮＴ配合比を計測する。【解決手段】  あらかじめ配合比のわかっている複数の、ＣＮＴと樹脂等の他素材との複合材であるＣＮＴ複合材サンプルに電極を取り付け、ＬＣＲメータに接続してＣＮＴ複合材サンプルに高周波電圧を印加して、ＬＣＲメータにより各ＣＮＴ配合比におけるＣＮＴ複合材サンプルのキャパシタンスを計測しておき、被検体ＣＮＴ複合材に電極を取り付け、ＣＮＴ複合材サンプルと同様にして被検体ＣＮＴ複合材のキャパシタンスを計測し、前記あらかじめ求めたＣＮＴ複合材サンプルのキャパシタンスとＣＮＴ配合比との関係に基づいて、前記計測した被検体ＣＮＴ複合材のキャパシタンスから被検体ＣＮＴ複合材のＣＮＴ配合比を求める。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
あらかじめ配合比のわかっている複数の、ＣＮＴと樹脂等の他素材との複合材であるＣＮＴ複合材サンプルに電極を取り付け、ＬＣＲメータに接続してＣＮＴ複合材サンプルに高周波電圧を印加して、ＬＣＲメータにより各ＣＮＴ配合比におけるＣＮＴ複合材サンプルのキャパシタンスを計測しておき、
被検体ＣＮＴ複合材に電極を取り付け、ＣＮＴ複合材サンプルと同様にして被検体ＣＮＴ複合材のキャパシタンスを計測し、前記あらかじめ求めたＣＮＴ複合材サンプルのキャパシタンスとＣＮＴ配合比との関係に基づいて、前記計測した被検体ＣＮＴ複合材のキャパシタンスから被検体ＣＮＴ複合材のＣＮＴ配合比を求めることを特徴とする複合材の配合比簡易同定法。
【請求項２】
被検体ＣＮＴ複合材の表裏面に一対の前記電極を取り付けて高周波電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の複合材の配合比簡易同定法。
【請求項３】
被検体ＣＮＴ複合材の片面側に一対の前記電極を取り付けて高周波電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の複合材の配合比簡易同定法。
【請求項４】
前記一対の電極が、島状の一方の電極と該一方の電極をリング状に取り囲む他方の電極からなることを特徴とする請求項３記載の複合材の配合比簡易同定法。
【請求項５】
前記一対の電極が互いに対向する平行電極であることを特徴とする請求項３記載の複合材の配合比簡易同定法。
【請求項６】
前記一対の平行電極の取り付け方向を複数方向に変えてキャパシタンスを計測することにより、他素材中におけるＣＮＴの配向方向を推測することを特徴とする請求項５記載の複合材の配合比簡易同定法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）と樹脂等の他素材との複合材の配合比簡易同定法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＮＴは樹脂等の他の種々の素材に混入させて、ＣＮＴ複合材として用いることによって、色々な優れた特性を有する材料として用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来、ＣＮＴ複合材におけるＣＮＴの配合比を計測するには、断面を顕微鏡で観測してＣＮＴの分散具合を確認したり、あるいはＣＮＴ複合材に電極を取り付けて、ＣＮＴ複合材の導電率を計測し、配合比のわかっているサンプルの導電率と比較することによって配合比を決定（推測）するなどしてい
た。
【０００４】
ＣＮＴの配合比の計測は、配合比が全くわからないＣＮＴ複合材中のＣＮＴの配合量を知る場合に必要であるほか、場合によっては素材同士の配合量があらかじめわかっている場合にも必要な場合がある。例えば、他素材として樹脂を用い、樹脂中にＣＮＴを混合して、インジェクションによって複合材に成形する場合には、溶融樹脂の注入速度や注入圧力等の成形条件によって、成形品中でのＣＮＴの存在箇所が偏ってしまう場合が多く、そのため、複数箇所でのＣＮＴの配合比の計測が必要となる場合などである。
【０００５】
しかし、ＣＮＴ複合材の断面を顕微鏡で観測するのは極めて厄介であり、また正確性を欠く。
また、導電率を測定する場合には、ＣＮＴ複合材に接触性よく電極を取り付ける必要がある。接触状況によって導電率が大きく変動するからである。したがって、電極の取り付けに非常に苦労しているというのが現状である。また、ＣＮＴ複合材の抵抗値が高いため、流れる電流が小さく、測定する電圧が安定するのに数時間を要する場合があり、効率的な測定ができないという課題がある。
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたもので、その目的とするところは、電極の取り付け状態にそれ程気を使う必要がなく、したがって操作性よく、かつ短時間で精度よく測定が可能となる複合材の配合比簡易同定法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る複合材の配合比簡易同定法は、あらかじめ配合比のわかっている複数の、ＣＮＴと樹脂等の他素材との複合材であるＣＮＴ複合材サンプルに電極を取り付け、ＬＣＲメータに接続してＣＮＴ複合材サンプルに高周波電圧を印加して、ＬＣＲメータにより各ＣＮＴ配合比におけるＣＮＴ複合材サンプルのキャパシタンスを計測しておき、被検体ＣＮＴ複合材に電極を取り付け、ＣＮＴ複合材サンプルと同様にして被検体ＣＮＴ複合材のキャパシタンスを計測し、前記あらかじめ求めたＣＮＴ複合材サンプルのキャパシタンスとＣＮＴ配合比との関係に基づいて、前記計測した被検体ＣＮＴ複合材のキャパシタンスから被検体ＣＮＴ複合材のＣＮＴ配合比を求めることを特徴とする。
【０００７】
また、被検体ＣＮＴ複合材の表裏面に一対の前記電極を取り付けて高周波電圧を印加することを特徴とする。
また、被検体ＣＮＴ複合材の片面側に一対の前記電極を取り付けて高周波電圧を印加することを特徴とする。
また、前記一対の電極が、島状の一方の電極と該一方の電極をリング状に取り囲む他方の電極からなることを特徴とする。
あるいは、前記一対の電極が互いに対向する平行電極であることを特徴とする。
前記他素材が樹脂であることを特徴とする。
また、前記一対の平行電極の取り付け方向を複数方向に変えてキャパシタンスを計測することにより、他素材中におけるＣＮＴの配向方向を推測することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
キャパシタンスを計測して、これによりＣＮＴ配合比を求める場合には次の利点がある。
すなわち、電流を流して導電率を求める場合に比して、キャパシタンスを計測する場合には、両電極間に電位差が確保されればよいので、電極とＣＮＴ複合材表面との厳密な接触性を要求されず、したがって、操作が容易で、かつ精度よくキャパシタンスが求められる。また、導電率を計測する場合には、電圧が安定するまで長時間を要するが、キャパシタンスを計測する場合には、瞬間的に計測が行え、作業効率的に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明における最良の実施の形態を添付図面と共に詳細に説明する。
図１はＣＮＴ複合材１０のキャパシタンスを計測する方法の第１の実施の形態を示す説明図である。
この実施の形態では、例えば６０×６０×２（ｍｍ）の大きさの板状に形成したＣＮＴ複合材１０（ポリプロピレン樹脂中にＣＮＴを配合）を用いた。
【００１０】
板状のＣＮＴ複合体１０の表裏面にアルミニウム板からなる一対の電極１２ａ、１２ｂを接合する。電極１２ａ、１２ｂの接合には接着剤を使用しても良い。
ＬＣＲメータ１４には、Agilent（アジレント）社製のインピーダンスアナライザ４２９４Ａを用いた。測定用アクセサリ１６０６５Ａと電極１２ａとをリード線１６で接続し、電極１２ｂは測定用アクセサリ１６０６５Ａに直接接続した。
測定は、電極を通じ、周波数１〜１０ＭＨｚの高周波電圧をＣＮＴ複合材１０に印加した。電圧は約５００ｍＶで行った。
【００１１】
まず、あらかじめ配合比のわかっている複数のＣＮＴ複合材サンプルを用意する。ＣＮＴの配合比として、０．１、０．５、１、２．５、５、７．５、１０、１５、２０ｗｔ％の各サンプルを用意し、このサンプルに上記のようにして電極１２ａ、１２ｂを取り付け、ＬＣＲメータ１４に接続して、周波数１〜１０ＭＨｚの高周波電圧を印加し、ＣＮＴ複合材サンプルのキャパシタンスを計測した。
【００１２】
図２は周波数と計測したキャパシタンスとの関係を示す。図３は、１０ＭＨｚの高周波を印加した場合の、ＣＮＴ配合比とキャパシタンスとの関係を示す。ＣＮＴ配合比が１ｗｔ％以下のものでは、そのキャパシタンス特性の差は小さいが、ＣＮＴ配合比が２．５〜２０ｗｔ％に高くなるにつれて、キャパシタンス値の変化は大きくなった。
このようにして、各周波数ごと、ＣＮＴ配合比とキャパシタンスとの関係の検量線を作成することができる。
【００１３】
被検体ＣＮＴ複合材のＣＮＴ配合比を調べたい場合には、被検体ＣＮＴ複合材に電極を取り付け、ＣＮＴ複合材サンプルと同様にして被検体ＣＮＴ複合材のキャパシタンスを計測し、上記のようにしてあらかじめ求めたＣＮＴ複合材サンプルのキャパシタンスとＣＮＴ配合比との関係（検量線等）に基づいて、計測した被検体ＣＮＴ複合材のキャパシタンスから被検体ＣＮＴ複合材のＣＮＴ配合比を求めることができる。
周波数は、図２からわかるように、１〜１０ＭＨｚのいずれの周波数で計測してもよい。
【００１４】
キャパシタンスを計測して、これによりＣＮＴ配合比を求める場合には次の利点がある。
すなわち、電流を流して導電率を求める場合に比して、キャパシタンスを計測する場合には、両電極間に電位差が確保されればよいので、電極１２ａ、１２ｂとＣＮＴ複合材１０表面との厳密な接触性を要求されず、したがって、操作が容易で、かつ精度よくキャパシタンスが求められる。また、導電率を計測する場合には、電圧が安定するまで長時間を要するが、キャパシタンスを計測する場合には、瞬間的に計測が行え、作業効率的に有利である。
【００１５】
電極位置を変えて、キャパシタンスを計測することによって、ＣＮＴ複合材の複数箇所でのＣＮＴ配合比、したがって、ＣＮＴ複合材中におけるＣＮＴの分散性を知ることができる。
ＣＮＴ複合材を樹脂のインジェクション成形装置で成形する場合には、計測したＣＮＴの分散性データをもとに、ゲートの形状や位置、注入樹脂圧、速度などの成形条件を検討でき、ＣＮＴがより均一に分散されたＣＮＴ複合材を製造することができる。                
【００１６】
図４は、ＣＮＴ複合材１０のキャパシタンスを計測する方法の第２の実施の形態を示す説明図である。
この実施の形態では、一対の電極のうち、一方の電極１２ａを島状に配置し、他方の電極１２ｂをこの一方の電極１２ａを取り囲むリング状電極としている。
このように、両電極をＣＮＴ複合材の片面側（同一面）に配置するようにしているので、ＬＣＲメータ１４との接続が容易で、また計測操作も容易となる利点がある。              
【００１７】
図５は、ＣＮＴ複合材１０のキャパシタンスを計測する方法の第３の実施の形態を示す説明図である。
この実施の形態では、一対の電極をＣＮＴ複合材１０の同一面上に配置する点は、第２の実施の形態と同じであるが、一方の電極１２ａと他方の電極１２ｂとを平行に配置した平行電極に構成している。
ＣＮＴ複合材をインジェクション成形によって製造する場合、樹脂中に配合したＣＮＴは、樹脂の流れ方向にその向きが揃う傾向にあると考えられる。この樹脂の配向方向と直交する方向に平行電極を配置した場合と、樹脂の配向方向と平行に平行電極を配置した場合とでは、両電極間に流れる電流量が変化し、キャパシタンス値も相違する。
このように、両電極の取り付け方向を変えてキャパシタンスを計測することによって、樹脂の配向方向を推測でき、ＣＮＴ複合材の製造条件の検討に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＣＮＴ複合材のキャパシタンスを計測する方法の第１の実施の形態を示す説明図である。
【図２】周波数と計測したキャパシタンスとの関係を示すグラフである。
【図３】１０ＭＨｚの高周波を印加した場合の、ＣＮＴ配合比とキャパシタンスとの関係を示すグラフである。
【図４】ＣＮＴ複合材のキャパシタンスを計測する方法の第２の実施の形態を示す説明図である。
【図５】ＣＮＴ複合材のキャパシタンスを計測する方法の第３の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  ＣＮＴ複合材
１２ａ、１２ｂ  電極
１４  ＬＣＲメータ
【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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