(57)【要約】【課題】  微小カーボンの単分子膜を簡便且つ効率的に形成することができる微小カーボン単分子膜の形成方法を提供する。【解決手段】  微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を基材上に展開し、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を基材上に展開し、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で水洗して両性分子を除去することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項４】
微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を水面に展開し、水面に展開された微小カーボン単分子膜を基材に転写し、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項５】
請求項４に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で磁場又は電圧を印加して微小カーボンが配向した微小カーボン単分子配向膜とすることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記基材をプラスチックフィルムとし、当該プラスチックフィルムと前記微小カーボン単分子膜との積層体とすることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項８】
プラスチックフィルム材料溶液を注型した注型フィルム上に、微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を展開し、乾燥してプラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体を形成することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項９】
請求項８に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で水洗して両性分子を除去することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０の何れかに記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、注型フィルムが半硬化状態の際に前記微小カーボン分散液を導入することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１の何れかに記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記注型フィルムを連続的に形成し、前記積層体を巻き取りながら連続的に製造することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項１３】
連続的に製造されるプラスチックフィルム上に、微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を展開し、乾燥してプラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体を連続的に形成することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で水洗して両性分子を除去することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項１６】
請求項１３〜１５の何れかに記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記プラスチックフィルムが半硬化状態の際に前記微小カーボン分散液を導入することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項１７】
転写用基材上に、微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を展開し、乾燥してプラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜を形成し、この微小カーボン単分子膜上にプラスチックフィルムを形成し、前記転写用基材を除去することにより積層体を形成することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で水洗して両性分子を除去することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項２０】
請求項１７〜１９の何れかに記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記転写用基材が、樹脂又はガラスからなることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項２１】
請求項１７〜２０の何れかに記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記プラスチックフィルムが注型フィルムであることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項２２】
請求項７〜２１の何れかに記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記積層体を加熱圧着処理することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項２３】
請求項７〜２２の何れかに記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記プラスチックフィルムの光透過率が９０％以上であることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項２４】
請求項４又は５において、前記基材が紙、木、繊維、布又はプラスチックの板状体であり、微小カーボン単分子膜を前記板状体の表面コーティングとすることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項２５】
請求項１〜２４の何れかに記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボンがカーボンナノチューブであることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【請求項２６】
微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を水面に展開し、水面に形成した微小カーボン単分子膜を基材に転写し、乾燥して表面コーティング層とすることを特徴とする表面コーティング方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の表面コーティング方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする表面コーティング方法。
【請求項２８】
請求項２６又は２７に記載の表面コーティング方法において、前記基材が紙、木、繊維、布又はプラスチックであることを特徴とする表面コーティング方法。
【請求項２９】
請求項２６〜２８の何れかに記載の表面コーティング方法において、前記微小カーボン単分子膜を前記基材により掬い取ることにより転写することを特徴とする表面コーティング方法。
【請求項３０】
微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を水面に展開して得た微小カーボン単分子膜を基材の表面に転写して表面コーティングとしたことを特徴とするコーティング体。
【請求項３１】
請求項３０に記載のコーティング体において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とするコーティング体。
【請求項３２】
請求項３０又は３１に記載のコーティング体において、前記基材が紙、木、繊維、布又はプラスチックであことを特徴とするコーティング体。
【請求項３３】
請求項３０〜３２の何れかにおいて、前記微小カーボン単分子膜を前記基材により掬い取ることにより転写することを特徴とするコーティング体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブなどの微小カーボンの単分子膜を簡便に且つ効率的に形成することができる微小カーボン単分子膜の形成方法及び表面コーティング方法並びにコーティング体に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（以下ＣＮＴと略記する）は、その機能性から各種の電子・電気デバイスとしての有効性を期待されているが、ＣＮＴは表面原子のファンデルワールス力が強く、単一のチューブが複数の強固な束になったバンドル構造が形成されてしまうことが知られている。束としての不確定性から性能がブロードな値を示し、単一チューブで想定される高度な感度を示すまでには至らず、デバイスとしての標準化を困難にしており、実用的な利用上の弊害となっている。
【０００３】
そこで、現在、ＣＮＴの単一な分散を行うべく種々の試みがなされており、その解決策のひとつとして本発明者は、両性の界面活性剤を使用することを提案している（特許文献１、２等参照）が、完全に単一チューブに分散させるのは困難であり、完全に単一に分散させた分散物の挙動について正確に把握された報告はない。
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００４／０６０７９８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００５／１１０５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑み、微小カーボンの単分子膜を簡便且つ効率的に形成することができる微小カーボン単分子膜の形成方法及び表面コーティング方法並びにコーティング体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】
【０００６】
前記目的を達成する本発明の第１の態様は、微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を基材上に展開し、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【０００７】
かかる第１の態様では、微小カーボンを単分子状態で分散させた微小カーボン分散液は、基材上に展開する、すなわち、注ぐ、滴下、流下、塗布などの方法により微小カーボン分散液で基材表面を濡らし、必要に応じて過剰の微小カーボン分散液を除去した後、乾燥することにより、基材表面に微小カーボン単分子膜が容易に形成できる。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【０００９】
かかる第２の態様では、両電子イオン対を有する両性分子を含有させることにより、単分子状態で微小カーボンを分散させた微小カーボン分散液を比較的容易に形成できる。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で水洗して両性分子を除去することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００１１】
かかる第３の態様では、両性分子を含有する微小カーボン分散液を用いた微小カーボン単分子膜を水洗することにより、両性分子を除去した微小カーボン単分子膜を得ることができる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を水面に展開し、水面に展開された微小カーボン単分子膜を基材に転写し、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００１３】
かかる第４の態様では、微小カーボン分散液を水面に展開する、すなわち、例えば、微小カーボン分散液を水中に滴下することにより、水面に微小カーボン単分子膜が展開され、これを基材に転写して乾燥することにより微小カーボン単分子膜を容易に得ることができる。
【００１４】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００１５】
かかる第５の態様では、両電子イオン対を有する両性分子を含有させることにより、単分子状態で微小カーボンを分散させた微小カーボン分散液を比較的容易に形成できる。
【００１６】
本発明の第６の態様では、第１〜５の何れかの態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で磁場又は電圧を印加して微小カーボンが配向した微小カーボン単分子配向膜とすることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００１７】
かかる第６の態様では、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で磁場又は電圧を印加することにより、微小カーボンが配向した微小カーボン単分子配向膜を得ることができる。
【００１８】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記基材をプラスチックフィルムとし、当該プラスチックフィルムと前記微小カーボン単分子膜との積層体とすることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００１９】
かかる第７の態様では、プラスチックフィルムからなる基材上に微小カーボン単分子膜を形成することにより、プラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体を得ることができる。
【００２０】
本発明の第８の態様は、プラスチックフィルム材料溶液を注型した注型フィルム上に、微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を展開し、乾燥してプラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体を形成することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００２１】
かかる第８の態様では、注型した注型フィルム上に微小カーボン単分子膜を形成することにより、プラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体を得ることができる。
【００２２】
本発明の第９の態様は、第８の態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００２３】
かかる第９の態様では、両電子イオン対を有する両性分子を含有させることにより、単分子状態で微小カーボンを分散させた微小カーボン分散液を比較的容易に形成できる。
【００２４】
本発明の第１０の態様では、第９の態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で水洗して両性分子を除去することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００２５】
かかる第１０の態様では、両性分子を含有する微小カーボン分散液を用いた微小カーボン単分子膜を水洗することにより、両性分子を除去した微小カーボン単分子膜を得ることができる。
【００２６】
本発明の第１１の態様は、第８〜１０の何れかの態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、注型フィルムが半硬化状態の際に前記微小カーボン分散液を導入することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００２７】
かかる第１１の態様では、注型フィルムが半硬化状態の際に前記微小カーボン分散液を導入することにより、プラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との接合状態がさらに良好な積層体となる。
【００２８】
本発明の第１２の態様は、第８〜１１の何れかの態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記注型フィルムを連続的に形成し、前記積層体を巻き取りながら連続的に製造することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００２９】
かかる第１２の態様では、注型フィルムからなるプラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体を連続的に製造することができる。
【００３０】
本発明の第１３の態様は、連続的に製造されるプラスチックフィルム上に、微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を展開し、乾燥してプラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体を連続的に形成することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００３１】
かかる第１３の態様では、連続的に製造されるプラスチックフィルム上に微小カーボン単分子膜を形成することにより、プラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体を連続的に製造することができる。
【００３２】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００３３】
かかる第１４の態様では、両電子イオン対を有する両性分子を含有させることにより、単分子状態で微小カーボンを分散させた微小カーボン分散液を比較的容易に形成できる。
【００３４】
本発明の第１５の態様は、第１４の態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で水洗して両性分子を除去することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００３５】
かかる第１５の態様では、両性分子を含有する微小カーボン分散液を用いた微小カーボン単分子膜を水洗することにより、両性分子を除去した微小カーボン単分子膜を得ることができる。
【００３６】
本発明の第１６の態様は、第１３〜１５の何れかの態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記プラスチックフィルムが半硬化状態の際に前記微小カーボン分散液を導入することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００３７】
かかる第１６の態様では、プラスチックフィルムが半硬化状態の際に微小カーボン単分子膜を形成することにより、プラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との接合状態がさらに良好な積層体とすることができる。
【００３８】
本発明の第１７の態様は、転写用基材上に、微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を展開し、乾燥してプラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜を形成し、この微小カーボン単分子膜上にプラスチックフィルムを形成し、前記転写用基材を除去することにより積層体を形成することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００３９】
かかる第１７の態様では、微小カーボン単分子膜を転写用基材上に形成し、この上にプラスチックフィルムを形成して微小カーボン単分子膜を転写し、転写用基材を除去することにより、プラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体を比較的簡単に得ることができる。
【００４０】
本発明の第１８の態様は、第１７の態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法。
【００４１】
かかる第１８の態様では、両電子イオン対を有する両性分子を含有させることにより、単分子状態で微小カーボンを分散させた微小カーボン分散液を比較的容易に形成できる。
【００４２】
本発明の第１９の態様は、第１８の態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で水洗して両性分子を除去することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００４３】
かかる第１９の態様では、両性分子を含有する微小カーボン分散液を用いた微小カーボン単分子膜を水洗することにより、両性分子を除去した微小カーボン単分子膜を得ることができる。
【００４４】
本発明の２０の態様は、第１７〜１９の何れかの態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記転写用基材が、樹脂又はガラスからなることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００４５】
かかる第２０の態様では、樹脂又はガラス製の転写用基材上に微小カーボン単分子膜をに形成し、この上にプラスチックフィルムを形成して微小カーボン単分子膜を転写し、転写用基材を除去することにより、プラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体を比較的簡単に得ることができる。
【００４６】
本発明の第２１の態様では、第１７〜２０の何れかの態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記プラスチックフィルムが注型フィルムであることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００４７】
かかる２１の態様では、微小カーボン単分子膜を転写用基材上に形成し、この上に注型によりプラスチックフィルムを形成して微小カーボン単分子膜を転写し、転写用基材を除去することにより、プラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体を比較的簡単に得ることができる。
【００４８】
本発明の第２２の態様は、第７〜２１の何れかに記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記積層体を加熱圧着処理することを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００４９】
かかる第２２の態様では、積層体を加熱圧着処理することにより、プラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との接合がより強固になる。
【００５０】
本発明の第２３の態様は、第７〜２２の何れかの態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記プラスチックフィルムの光透過率が９０％以上であることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００５１】
かかる第２３の態様では、プラスチックフィルムの光透過率が９０％以上であるので、微小カーボン単分子膜との積層体は、少なくとも光透過率が８０％となる。
【００５２】
本発明の第２４の態様は、第４又は５の態様において、前記基材が紙、木、繊維、布又はプラスチックの板状体であり、微小カーボン単分子膜を前記板状体の表面コーティングとすることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００５３】
かかる第２４の態様では、紙、木、繊維、布又はプラスチックの板状体の表面に微小カーボン単分子膜からなる表面コーティングを形成できる。
【００５４】
本発明の第２５の態様は、第１〜２４の何れかの態様に記載の微小カーボン単分子膜の形成方法において、前記微小カーボンがカーボンナノチューブであることを特徴とする微小カーボン単分子膜の形成方法にある。
【００５５】
かかる第２５の態様では、カーボンナノチューブの単分子膜を形成することができる。
【００５６】
本発明の第２６の態様は、微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を水面に展開し、水面に形成した微小カーボン単分子膜を基材に転写し、乾燥して表面コーティング層とすることを特徴とする表面コーティング方法にある。
【００５７】
かかる第２６の態様では、微小カーボン分散液を水面に展開する、すなわち、例えば、微小カーボン分散液を水中に滴下することにより、水面に微小カーボン単分子膜が展開され、これを基材に転写して乾燥することにより微小カーボン単分子膜による表面コーティング層とすることができる。
【００５８】
本発明の第２７の態様は、第２６の態様に記載の表面コーティング方法において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とする表面コーティング方法にある。
【００５９】
かかる第２７の態様では、両電子イオン対を有する両性分子を含有させることにより、単分子状態で微小カーボンを分散させた微小カーボン分散液を比較的容易に形成できる。
【００６０】
本発明の第２８の態様は、第２６又は２７の態様に記載の表面コーティング方法において、前記基材が紙、木、繊維、布又はプラスチックであることを特徴とする表面コーティング方法にある。
【００６１】
かかる第２８の態様では、紙、木、繊維、布又はプラスチックからなる基材の表面に表面コーティングを容易に形成できる。
【００６２】
本発明の第２９の態様は、第２６〜２８の何れかの態様に記載の表面コーティング方法において、前記微小カーボン単分子膜を前記基材により掬い取ることにより転写することを特徴とする表面コーティング方法にある。
【００６３】
かかる第２９の態様では、基材により水面の微小カーボン単分子膜を掬い取ることにより、基材に表面コーティングを容易に形成することができる。
【００６４】
本発明の第３０の態様は、微小カーボンを液体溶媒に単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を水面に展開して得た微小カーボン単分子膜を基材の表面に転写して表面コーティングとしたことを特徴とするコーティング体にある。
【００６５】
かかる第３０の態様では、微小カーボン分散液を水面に展開した微小カーボン単分子膜を基材に転写して表面コーティングを有するコーティング体を得ることができる。
【００６６】
本発明の第３１の態様は、第３０の態様に記載のコーティング体において、前記微小カーボン分散液が、両電子イオン対を有する両性分子を含有することを特徴とするコーティング体にある。
【００６７】
かかる第３１の態様では、両電子イオン対を有する両性分子を含有させることにより、単分子状態で微小カーボンを分散させた微小カーボン分散液を比較的容易に形成できる。
【００６８】
本発明の第３２の態様は、第３０又は３１の態様に記載のコーティング体において、前記基材が紙、木、繊維、布又はプラスチックであることを特徴とするコーティング体にある。
【００６９】
かかる第３２の態様では、紙、木、繊維、布又はプラスチックからなる基材の表面に表面コーティングを有するコーティング体を容易に形成できる。
【００７０】
本発明の第３３の態様は、第３０〜３２の何れかの態様のコーティング体において、前記微小カーボン単分子膜を前記基材により掬い取ることにより転写することを特徴とするコーティング体にある。
【００７１】
かかる第３３の態様では、水面の微小カーボン単分子膜を基材で掬い取ることにより容易に転写し、コーティング体とすることができる。
【発明の効果】
【００７２】
本発明によれば、微小カーボン単分子膜を種々の基材、水面などに比較的容易に形成できるので、これにプラスチックフィルムを積層して積層体とすることもでき、また、種々の基材に転写することにより表面コーティングを行うこともでき、今までにないコーティング体を得ることもできるという効果を奏する。
【００７３】
ここで、微小カーボン単分子膜は、微小カーボンの特性により、導電性を有するので、導電性コーティング、帯電防止などの種々の用途に適用できる。また、微小カーボン単分子膜は、微小カーボンの特性から、表面硬度が高いので、耐擦過傷性が高く、傷の付き難い表面コーティングとすることができ、各種用途に適用可能である。さらに、微小カーボン単分子膜は、可視光の波長サイズ以下の微小カーボンによると透明性が確保できるので、透明性を生かした各種用途にも適用できる。
【００７４】
また、微小カーボン単分子膜は、微小カーボンを配向させた状態で形成でき、微小カーボンの配向により、例えば、配向方向と配向方向に交差する方向とで電気特性が異なるような微小カーボン単分子膜を形成することができるので、これを用いて種々の用途に適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
本発明で用いる微小カーボンとは、ナノからマイクロサイズの微小カーボンをいう。ここで、ナノからマイクロサイズの微小カーボンとは、径が１０-6〜１０-9ｍのオーダー、長さが１０-4〜１０-9ｍ（好適には１０-6〜１０-9ｍ）のオーダーであるカーボンをいい、例えばナノカーボンである。ナノカーボンとは、１０-9ｍのオーダーであるカーボンをいい、好適には、カーボンナノチューブ（単層・二層・多層タイプ、カップスタック型）、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、黒鉛又はフラーレンを挙げることができる。本発明の微小カーボンは、ナノからマイクロサイズのカーボンに該当する少なくとも一種のカーボンを含有することを意味し、例えば、ナノからマイクロサイズのすべてのサイズを含有することや、ナノからマイクロサイズ以外のカーボンを含有しないことを意味するものではない。また、カーボンナノチューブ（ＣＮＴと表記することがある）とは、単層及び多層（二層以上）を含み、グラファイト層の乱れたカーボンナノファイバーも包含する。
【００７６】
本発明では、このような微小カーボンを単分子状態で分散させた微小カーボン分散液を用いる。ここで、微小カーボン分散液とは、微小カーボンを液体媒体に、必要に応じて分散剤により分散させたものであり、単分子状態で分散させたとは微小カーボンを一つ一つ分離して分散させた状態をいう。すなわち、微小カーボン、例えば、カーボンナノチューブは、通常、複数本が凝集したバンドルと呼ばれる状態で存在し、一般的な分散液ではバンドル状態のままであるが、本発明では単分子状態、例えばカーボンナノチューブが一本、一本分離したアンバンドル状態で分散した分散液を用いる。
【００７７】
このような微小カーボン分散液を得る方法は特に限定されないが、本発明では、特に、特定の分散剤を用い、ボールミルなどの物理的な粉砕方法を併用することで初めて単分子状態の分散液が得られることが確認された。
【００７８】
微小カーボン分散液が単分子状態で分散されているか否かの判断は、通常は困難であるが、本発明では微小カーボン分散液が確実に単分子状態で分散されたものであることを容易に判断する手法を確立した。すなわち、単分子状態で分散した微小カーボン分散液１は、当該分散液を水中に滴下した場合、滴下された液滴が水中ではその周囲に拡散せず、鉛直方向上方のみに直線上に上昇し且つ水面の一点から周囲に膜状に拡散し、単分子膜を形成するという、特異な拡散現象を示すことが確認された。したがって、水中に滴下してこのような拡散現象を示さないで、水中で周囲に拡散してしまうものは単分子状態での分散液ではない。
【００７９】
このような単分子状態で分散した微小カーボン分散液の特異な拡散現象の様子を図１に示す。図１（ａ）に示すように、微小カーボン分散液１を水中に滴下すると、液滴１ａは、容器に湛えられた水２の中を鉛直下方に沈み、浮力と重量とがバランスしたところで停止する。この状態で、液滴１ａからその周囲には微小カーボンは拡散しない。次いで、図１（ｂ）に示すように、液滴１ａ中の微小カーボンは液滴１ａから鉛直方向上方に直線状に上昇し、水面２ａの中心点から水面２ａ上を周囲に拡散する。このように液滴１ａ中の微小カーボンが全て拡散した結果、図１（ｃ）に示すように、液滴が消滅し、水面２ａ上には微小カーボン単分子膜３が形成される。
【００８０】
このような微小カーボン分散液は、好適には、分散剤として両性分子を用い、ボールミルなどの物理的な粉砕又は電場、磁場、超音波、光励起等の外部応力を併用することにより得ることができる。
【００８１】
本発明の微小カーボン分散剤を得るために好適に用いることができる分散剤としては、両性分子としては、単分子状態での分散液を得ることができるものであれば特に限定されないが、具体的には、２−メタクリロイルオキシエチルホスホコリンのポリマーやポリペプチドなどの両性高分子、３−（Ｎ，Ｎ’−ジメチルステアリルアンモニオ）プロパンスルホネート、３−（Ｎ，Ｎ’−ジメチルミリスチルアンモニオ）プロパンスルホネート、３−［（３−コールアミドプロピル）ジメチルアンモニオ］−１−プロパンスルホネート、３−［（３−コールアミドプロピル）ジメチルアンモニオ］−２−ヒドロキシプロパンスルホネート、ｎ−ドデシル−Ｎ，Ｎ’−ジメチル−３−アンモニオ−１−プロパンスルホネート、ｎ−ヘキサデシル−Ｎ，Ｎ’−ジメチル−３−アンモニオ−１−プロパンスルホネート、ｎ−オクチルホスホコリン、ｎ−ドデシルホスホコリン、ｎ−テトラデシルホスホコリン、ｎ−ヘキサデシルホスホコリン、ジメチルアルキルベタイン、パーフルオロアルキルベタイン、レシチンなどの両性高分子（両性界面活性剤を含む）などを挙げることができる。
【００８２】
これらの両性分子に所望により安定剤、例えばグリセロール、多価アルコール、ポリビニルアルコール、アルキルアミンなどの水素結合を形成する物質を加えて分散剤としてもよい。
【００８３】
また、分散剤としては、ＷＯ２００４／０６０７９８号公報やＷＯ２００５／１１０５９４号公報に記載した各種界面活性剤、例えば、リン脂質系界面活性剤及び非リン脂質系活性剤、特に好適には両性界面活性剤（両性イオン界面活性剤）を用いることができる。
【００８４】
また、本発明の微小カーボン分散液とするための液体媒体は、使用する分散剤との組み合わせで、微小カーボンを単分子状態で分散させ得るものであれば特に限定されず、例えば、水性溶媒、例えば、水、アルコール、これらの組み合わせ、非水性溶媒（油性溶媒）、例えば、シリコンオイル、四塩化炭素、クロロホルム、トルエン 、アセトン、これらの組み合わせを挙げることができるが、非水性溶媒が好適である。
【００８５】
本発明では、単分子状態で分散した微小カーボン分散剤を用いることにより、微小カーボン単分子膜を容易に形成することができる。すなわち、単分子状態で分散した微小カーボン分散液は、各種基材上に展開し、乾燥することにより、容易に微小カーボン単分子膜を得ることができる。ここで、基材上に展開するとは、分散液を薄く引き延ばすことをいい、簡便には、基材上に分散液を注ぎ、余分な分散液を除去して基材の表面のみを濡らした状態とすればよい。これにより、単分子状態で分散した分散液の微小カーボンが分子状態で基材の表面に並んで微小カーボン単分子膜が形成される。勿論、単分子膜を形成するための最適量の分散液のみを基材上に導入して展開するようにしてもよい。
【００８６】
ここで、単分子膜とは、微小カーボンが単分子状態で、すなわち、厚さ方向には実質的に重ならないで平面方向に並んで形成された膜をいい、カーボンナノチューブを用いると、配向して並んだ単分子膜となる。
【００８７】
このような基材上への展開の様子を図２に示す。図２（ａ）に示すように、微小カーボン分散液１１を基材１２上に注ぎ、図２（ｂ）に示すように、余分な微小カーボン分散液を除去することにより、図２（ｃ）に示すように、基材１２上に微小カーボン単分子膜１３を形成することができる。
【００８８】
このように基材１２上に形成された微小カーボン単分子膜は、液体溶媒を乾燥することにより、強固な微小カーボン膜となるが、乾燥前、乾燥途中、乾燥後において、水や有機溶媒で洗浄することにより、分散液中に含有されていた分散剤などを容易に除去することができる。
【００８９】
ここで、基材としては、特に限定されず、用途に応じて選定することができるが、プラスチックフィルム（シートを含む）、ガラス基板など微小カーボン分散液を吸収しない素材が好ましい。また、基材上に形成した微小カーボン単分子膜は、基材をプラスチックフィルムとした場合には、そのままプラスチックフィルムと微小カーボン単分子膜との積層体として各種用途に使用することができる。
【００９０】
また、基材上に形成した微小カーボン単分子膜は、基材上から他の基材に容易に転写することができる。例えば、ガラス基板などの上に形成した微小カーボン単分子膜上に注型プラスチック材料を注型したり、熱可塑性プラスチックを溶融状態で塗布したりしてプラスチックフィルムを設けることにより、微小カーボン単分子膜をその表面に設けたプラスチックフィルムに転写することもできる。
【００９１】
図３は、微小カーボン単分子膜を注型フィルムに転写して積層体とする手順の一例を示す。図３（ａ）は、図２に示すように、基材１２上に微小カーボン単分子膜１３を形成した後、その上に注型プラスチック材料２１を注型した状態を示す。注型後、図３（ｂ）に示すように、注型プラスチックフィルム２１Ａが形成された後、図３（ｃ）に示すように、注型プラスチックフィルム２１Ａを基材１２から剥がすことにより、微小カーボン単分子膜１３が注型プラスチックフィルム２１Ａに転写し、注型プラスチックフィルム２１Ａと微小カーボン単分子膜１３との積層体３１を得ることができる。
【００９２】
また、上述したように、水面上に形成した微小カーボン単分子膜は容易に基材に転写又は掬い取ることができる。
【００９３】
図４には、水面上に形成した微小カーボン単分子膜を基材に転写する（掬い取る）手順の一例を示す。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、水面２ａ上に形成された微小カーボン単分子膜３上に、基材４を密着させた後、基材４を上昇させることにより、基材４に微小カーボン単分子膜３を転写する（掬い取る）ことができる。
【００９４】
このような微小カーボン単分子膜の転写（掬い取り）は、図５（ａ）に示すように、水面２ａに微小カーボン単分子膜３を形成した後、基材４Ａを水中に沈め（予め水中に沈めておいてもよい）、基材４Ａにより微小カーボン単分子膜３を下側から掬い取って、図５（ｂ）に示すように、基材４Ａ上に微小カーボン単分子膜３を転写することもできる。
【００９５】
このように微小カーボン単分子膜を転写する基材としては特に限定されず、紙、木、繊維、布又はプラスチックなど各種素材のものを用いることができる。
【００９６】
また、このように水面に微小カーボン単分子膜３を形成した場合、微小カーボン分散液中に界面活性剤などの分散剤が含有されている場合には、水中に拡散し、微小カーボン単分子膜３を水洗した場合と同様になる。
【００９７】
さらに、水面上に微小カーボン単分子膜３を形成する手法は、例えば、上述したように単分子状態で分散した微小カーボン分散液を水中に滴下すればよいが、周知のラングミュア・ブロジェット膜(ＬＢ膜)の溶液面上への展開方法を適用することができ、これにより微小カーボン単分子膜を溶液面上に容易に形成することができる。
【００９８】
本発明の微小カーボン単分子膜の形成方法によると、例えば、微小カーボン単分子膜とプラスチックフィルムとの積層体を連続的に製造することができる。
【００９９】
図６にはその製造例の一例を説明する概略図を示す。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、微小カーボン分散液１１を、連続的に押出し成形されるプラスチックフィルム２２上に連続的に展開し、乾燥することのより微小カーボン単分子膜１３とし、図６（ｃ）に示すように、プラスチックフィルム２２と微小カーボン単分子膜１３との積層体３２を巻き取る。
【０１００】
このような積層体３２は、微小カーボン単分子膜１３を他の基材等に転写するための素材として使用することができ、また、微小カーボン単分子膜１３を有する積層体３２として、プラスチックフィルム２２を他の基材等に貼付するなどして使用することができる。
【０１０１】
また、積層体３２として使用する際に、微小カーボン単分子膜１３とプラスチックフィルム２２との接合を強固にするために、加熱状態で加圧処理するなどすることができる。又は、プラスチックフィルム２２が加熱された半溶融状態で微小カーボン単分子膜１３を設けることにより、接合を強固にするようにしてもよい。
【０１０２】
このような積層体の連続製造は、注型によっても行うことができる。図７は積層体の製造例の他の例を説明する概略図を示す。図７（ａ）に示すように、製造基板４１上に注型プラスチック材料２１を注型して注型プラスチックフィルム２１Ａを連続的に製造しながら、図７（ｂ）に示すように、その上に微小カーボン分散液１１を展開し、乾燥して微小カーボン単分子膜１３とすることにより、図７（ｃ）に示すように、注型プラスチックフィルム２１Ａと微小カーボン単分子膜１３との積層体３３とし、これを巻き取るようにしてもよい。
【０１０３】
このような積層体３３は、微小カーボン単分子膜１３を他の基材等に転写するための素材として使用することができ、また、微小カーボン単分子膜１３を有する積層体３３として、注型プラスチックフィルム２１Ａを他の基材等に貼付するなどして使用することができる。
【０１０４】
また、積層体３３として使用する際に、微小カーボン単分子膜１３と注型プラスチックフィルム２１Ａとの接合を強固にするために、加熱状態で加圧処理するなどすることができる。又は、注型プラスチックフィルム２１Ａが半乾燥状態で微小カーボン単分子膜１３を設けることにより、接合を強固にするようにしてもよい。
【０１０５】
さらに、積層体３２，３３を微小カーボン単分子膜を転写するための素材として使用する場合、所定のパターンを有する対象物に、所定パターンの領域のみに転写するようにして使用することもできる。
【０１０６】
本発明方法において使用するプラスチックフィルムなどのプラスチック素材は用途に応じて選択するものであり、特に限定されない。例えば、透明性に重点をおいた積層体を製造するための透明性樹脂としては、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＡｃ、ポリオレフィン系樹脂等を挙げることができ、特に環状オレフィン・コポリマー（ＣＯＣ）を挙げることができる。
【０１０７】
本発明方法で形成される微小カーボン単分子膜は、微小カーボンが単分子状態で並ぶことにより形成されるので、ある意味では配向状態であることが、乾燥して微小カーボン単分子膜を形成する工程の途中で磁場又は電圧を印加して微小カーボンをさらに良好に配向させて微小カーボン単分子配向膜とすることもできる。このような配向膜とすることにより、導電性などの方向性を付与することができる。
【０１０８】
また、微小カーボン単分子配向膜を製造する方法としては、上述したような積層体３２、３３を製造する際に一方向に延伸することにより、延伸方向に沿って配向させることもできる。
【０１０９】
以上、微小カーボン単分子膜の形成方法として説明したが、特に図５に示したような微小カーボン単分子膜の転写（掬い取り）は、表面コーティング法とすることもできる。例えば、紙、木、繊維、布又はプラスチックなど各種素材の基材で水面に形成された微小カーボン単分子膜を掬い取ることにより、基材の表面をコーティングすることができ、また、表面に微小カーボン単分子膜を有するコーティング体とすることができる。
【０１１０】
また、基材がプラスチック成形体の場合には、成形金型内に上述したような微小カーボン単分子膜を有する積層体を配置しておくことにより、表面に微小カーボン単分子膜を有するプラスチック成形体を製造することができる。
【０１１１】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【０１１２】
環状オレフィン・コポリマー（ＣＯＣ）である商品名：ＴＯＰＡＳ（thermoplastic olefin polymer of amorphous structure; Polyplastics社製）３ｇを、３０ｍＬシクロヘキサンに溶かし、約１％（ｗ／ｖ）のＴＯＰＡＳ溶液を調製した。
【０１１３】
カーボンナノチューブが単分子状態で分散した分散液（カーボンナノチューブの含有量約１％（ｗ／ｖ）、両性界面活性剤を用い、ボールミルで１２時間粉砕したもの）をガラス製のシャーレ上にキャストし、余分な分散液を除去した後、室温で乾燥した。この後、この上に上述したように調製したＴＯＰＡＳ溶液で塗装した。
【０１１４】
シクロヘキサンが完全に蒸発した後、注型膜をシャーレから剥がし、ＴＯＰＡＳからなるベースフィルムの表面上にＣＮＴの単分子膜が転写された積層体を形成した。
【０１１５】
（試験例）
実施例で製造した単分子膜の物性を評価した。
導電性：表面電気抵抗は２〜１０ｋΩであった。
透明度：可視光〜近赤外の範囲では  光透過性が８４％より大きかった（＞８４）
紫外範囲では、光透過性が３０％未満（＜３０％）であった。
硬度：６Ｈの鉛筆の鋭い先端で擦ったが傷がつかなかったので、鉛筆硬度６Ｈ相当以上の表面硬度があることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】単分子状態で分散した微小カーボン分散液の特異な拡散現象の様子を表す図である。
【図２】微小カーボン分散液の基材上への展開の様子を表す図である。
【図３】微小カーボン単分子膜を注型フィルムに転写して積層体とする手順の一例を示す図である。
【図４】水面上に形成した微小カーボン単分子膜を基材に転写する手順の一例を示す図である。
【図５】水面上に形成した微小カーボン単分子膜を基材に転写する手順の他の例を示す図である。
【図６】積層体の製造例の一例を説明する概略図である。
【図７】積層体の製造例の他の例を説明する概略図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  微小カーボン分散液
１ａ  液滴
２  水
２ａ  水面
３  微小カーボン単分子膜
４  基材
４Ａ  基材
１１  微小カーボン分散液
１２  基材
１３  微小カーボン単分子膜
２１  注型プラスチック材料
２１Ａ  注型プラスチックフィルム
２２  プラスチックフィルム
３１、３２、３３  積層体
４１  製造基板
【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】
2008201635.tif 000008
【図７】
2008201635.tif 000009