(57)【要約】【課題】ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群とこの集合体群の中に囲い込まれた状態の粒状物とが存在するようなＣＮＴ集合体と粒状物との混在物から、ＣＮＴ集合体と粒状物とを分離する場合に、ＣＮＴ集合体同士の絡まりをほぐすと共にＣＮＴ集合体と粒状物とを確実に分離可能な選別装置および選別方法を提供する。【解決手段】本発明に係る選別装置１は、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物を回転体５内部に投入するための投入手段４と、側面が目開きまたは貫通孔を多数有するような部材により構成され、回転軸が、混在物が投入される一端側から他端側に向けて水平方向から下方に傾斜するように構成された回転体５と、前記回転体５の側面の下方に設けられた粒状物回収手段６と、前記回転体５の他端側の下方に設けられたＣＮＴ集合体回収手段７とを有する。【選択図】図１
2008207115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群と該集合体群の中に囲い込まれた状態の粒状物とが存在する、ＣＮＴ集合体と粒状物との混在物から、ＣＮＴ集合体と粒状物とを分離し選別するための選別装置であって、
前記混在物を回転体内部に投入するための投入手段と、
側面が目開きまたは貫通孔を多数有するような部材により構成され、回転軸が、混在物が投入される一端側から他端側に向けて水平方向から下方に傾斜するように構成された回転体と、
前記回転体の側面の下方に設けられた粒状物回収手段と、
前記回転体の他端側の下方に設けられたＣＮＴ集合体回収手段と
を有することを特徴とする選別装置。
【請求項２】
回転体が、回転数調整手段と回転軸傾斜角度調整手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の選別装置。
【請求項３】
ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群と、該集合体群の中に囲い込まれた状態の粒状物とが存在する、ＣＮＴ集合体と粒状物との混在物から、ＣＮＴ集合体と粒状物とを分離し選別するための選別方法であって、
前記混在物を、側面が目開きまたは貫通孔を多数有するような部材により構成され、回転軸が、前記混在物が投入される一端側から他端側に向けて水平方向から下方に傾斜するように構成された回転体の一端側から回転体の内部に投入し、
該投入された混在物が、前記回転体内部の空間を落下するように、前記回転体を回転させ、
前記回転体の側面から排出される粒状物と、前記回転体の他端側から排出されるＣＮＴ集合体とを別々に回収することを特徴とする選別方法。
【請求項４】
回転体の一端側から回転体の内部に投入されたＣＮＴ集合体と粒状物との混在物が、少なくとも１回以上、前記回転体内部の空間を舞うように、前記回転体の回転数および／または回転軸傾斜角度を調整することを特徴とする請求項３に記載の選別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群と、該集合体群の中に囲い込まれた状態の粒状物とが存在する、ＣＮＴ集合体と粒状物との混在物から、ＣＮＴ集合体と粒状物とを分離し選別するための選別装置および選別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）は、炭素原子が六角形状または五角形状に規則正しく並んだシートが円筒形に丸まったものであり、特異な性質を有していることから新素材として注目されている。なお、ＣＮＴは、主に気相成長法（化学法）またはアーク放電法（物理法）により生成される。
【０００３】
ここで、アーク放電法によるＣＮＴの生成方法としては、例えば、特許文献１に記載されているような方法が知られている。アーク放電法を用いた場合、生成されるＣＮＴは、多層あるいは単層の高純度ＣＮＴを含むテープ状のＣＮＴ集合体として得られる。
【０００４】
アーク放電法により得られたテープ状のＣＮＴ集合体は、生成装置から回収される際には、ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群を形成している。また、アーク放電法でＣＮＴを生成する際には、ＣＮＴを形成していない多結晶黒鉛や非晶質炭素等の粒状物（不純物）が、前記テープ状のＣＮＴ集合体と共に生成される。これらの粒状物は、絡まりあったＣＮＴ集合体群の中に囲い込まれたり、ＣＮＴ集合体群の周囲に附着した状態で存在している。
【０００５】
このような、テープ状の物質と粒状物との混在物からテープ状の物質と粒状物とを分離する方法については、例えば、特許文献２に記載されているような方法がある。ここでは、図４に示すような、粒状物８０、長い線状物６０の混在したダスト１３０を移送するフィーダー５０と、このフィーダー５０の出口側に配設された格子櫛子３０と、格子櫛子３０の内側に一端部が挿入されたシュータ１００とからなる選別装置が開示されている。なお、この選別装置は、さらに、シュータ１００からの粒状物８０を受ける粒状物受け皿９０と、格子櫛子３０からの線状物６０を受ける線状物受け皿７０を備えている。また、格子櫛子３０は駆動軸４０によって反転される。図４に示す装置では、板部材を格子状に組み合わせ、それを円筒状に組立てて格子櫛子３０を構成しているので、線状部材が格子を通り抜けにくく、粒状物と線状物との分離効率を向上できるとともに、格子高さ（板部材の幅）が高いため線状物の格子へのからみつきを抑制できるとしている。
【特許文献１】特開２００４−３１６０５１号公報
【特許文献２】特開平８−１１２５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献２に記載の選別装置を用いて、上記アーク放電法により得られたテープ状のＣＮＴ集合体のような、ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群とこの集合体群の中に囲い込まれた状態の粒状物とが存在するようなＣＮＴ集合体と粒状物との混在物から、ＣＮＴ集合体と粒状物とを分離しようとすると以下のような問題がある。つまり、１）複数本のＣＮＴ集合体が絡まったままフィーダー５０に投入されると、図４に示す装置ではその絡まりをほぐすような構成となっていないため線状物受け皿７０にはＣＮＴ集合体が絡まったままの状態で入る、２）複数本のＣＮＴ集合体が絡まった状態の中に粒状物を囲い込んでいると、その囲い込まれた粒状物はそのまま線状物受け皿7０に入るため、ＣＮＴ集合体と粒状物とを選別できない。
【０００７】
そこで、本発明は、ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群とこの集合体群の中に囲い込まれた状態の粒状物とが存在するようなＣＮＴ集合体と粒状物との混在物から、ＣＮＴ集合体と粒状物とを分離する場合に、ＣＮＴ集合体同士の絡まりをほぐすと共にＣＮＴ集合体と粒状物とを確実に分離可能な選別装置および選別方法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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有する。
［１］ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群と該集合体群の中に囲い込まれた状態の粒状物とが存在する、ＣＮＴ集合体と粒状物との混在物から、ＣＮＴ集合体と粒状物とを分離し選別するための選別装置であって、
前記混在物を回転体内部に投入するための投入手段と、
側面が目開きまたは貫通孔を多数有するような部材により構成され、回転軸が、混在物が投入される一端側から他端側に向けて水平方向から下方に傾斜するように構成された回転体と、
前記回転体の側面の下方に設けられた粒状物回収手段と、
前記回転体の他端側の下方に設けられたＣＮＴ集合体回収手段と
を有することを特徴とする選別装置。
［２］上記［１］において、回転体が、回転数調整手段と回転軸傾斜角度調整手段とを備えることを特徴とする選別装置。
［３］ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群と、該集合体群の中に囲い込まれた状態の粒状物とが存在する、ＣＮＴ集合体と粒状物との混在物から、ＣＮＴ集合体と粒状物とを分離し選別するための選別方法であって、
前記混在物を、側面が目開きまたは貫通孔を多数有するような部材により構成され、回転軸が、前記混在物が投入される一端側から他端側に向けて水平方向から下方に傾斜するように構成された回転体の一端側から回転体の内部に投入し、
該投入された混在物が、前記回転体内部の空間を落下するように、前記回転体を回転させ、
前記回転体の側面から排出される粒状物と、前記回転体の他端側から排出されるＣＮＴ集合体とを別々に回収することを特徴とする選別方法。
［４］上記［３］において、回転体の一端側から回転体の内部に投入されたＣＮＴ集合体と粒状物との混在物が、少なくとも１回以上、前記回転体内部の空間を舞うように、前記回転体の回転数および／または回転軸傾斜角度を調整することを特徴とする選別方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群とこの集合体群の中に囲い込まれた状態の粒状物とが存在するようなＣＮＴ集合体と粒状物との混在物から、ＣＮＴ集合体と粒状物とを分離する場合に、ＣＮＴ集合体同士の絡まりをほぐすと共にＣＮＴ集合体と粒状物とを確実に分離可能な選別装置および選別方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。
【００１１】
図１に、本発明に係る選別装置の実施形態の一例を示す。図１に示すように本発明に係る選別装置１は、ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群８と、この集合体群８の中に囲い込まれた状態の粒状物３とが存在する、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物から、ＣＮＴ集合体２と粒状物３とを分離し選別するための装置であって、前記混在物を回転体内部に投入するための投入手段４と、側面が目開きまたは貫通孔を多数有するような部材により構成され、回転軸が、混在物が投入される一端側から他端側に向けて水平方向から下方に傾斜するように構成された回転体５と、この回転体５の側面の下方に設けられた粒状物回収手段６と、前記回転体５の他端側の下方に設けられたＣＮＴ集合体回収手段７とを有する。
【００１２】
本発明が選別の対象とする前記ＣＮＴ集合体２としては、アーク放電法により得られたテープ状のＣＮＴ集合体が好適な対象物となる。ここで、アーク放電法により得られたテープ状のＣＮＴ集合体２は、小さいものは幅２ｍｍ、長さ２ｍｍ程度、大きいものは幅１０ｍｍ、長さ３０ｃｍ程度の大きさを有する。また、アーク放電時に発生し、生成されたＣＮＴ集合体２と共に混在する粒状物３としては、その長さは、最長でも０．５ｍｍ以下程度である。なお、本発明は、これらのＣＮＴ集合体２および粒状物３に限定されるものではない。
【００１３】
以下、上記各構成要件についてさらに詳しく説明する。
【００１４】
前記投入手段４は、未選別のＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物を回転体５の内部に投入する。この投入手段４は、例えば、未選別の前記混在物を一旦集積しておくための集積部と、集積された混在物の所定量を所定間隔で回転体５の内部に投入することが可能な切り出し部により構成することができる。
【００１５】
また、前記回転体５は、その側面が目開きまたは貫通孔を多数有するような部材により構成される。ここでは、回転体５内部に投入されたＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物中から、粒状物３のみを側面を構成する構造体を通過させて分離する。そのため、前記回転体５の側面は、粒状物３は通過させ、ＣＮＴ集合体２は通過させないような大きさの目開きまたは貫通孔を多数有するような部材により構成する。なお、前記目開きまたは貫通孔を多数有するような部材の材質としては、静電気を帯びるような材質のものは好ましくないが、それ以外の材質のものであれば特に制限なく用いることができる。また、前記回転体５の形状としては、回転させることによって、内部に投入されたＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物が、後述するような軌跡を描いて回転可能に構成できるものであればよく、円柱、３角以上の多角柱形状のものを用いることができる。
【００１６】
ここで、前記目開きまたは貫通孔を多数有するような部材としては、メッシュ状構造体または多孔構造体により構成することができる。前記メッシュ状構造体または多孔構造体における目開きまたは貫通孔の大きさとしては、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物中から粒状物３のみを通過させ、ＣＮＴ集合体２は通過させないような大きさの目開きまたは貫通孔とする必要がある。前記ＣＮＴ集合体２として、アーク放電法により得られたテープ状のＣＮＴ集合体を用いた場合は、目開きまたは貫通孔の大きさは、粒状物３を通過させるために０．５ｍｍ以上とし、ＣＮＴ集合体２を通過させないために２ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００１７】
また、前記回転体５は、その回転軸（仮想回転軸）が、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物が投入される一端側から他端側に向けて水平方向から下方に傾斜するように構成される。回転体５の内部に投入された前記混在物が、回転に伴ってＣＮＴ集合体２の排出側である他端側に移動するようにするためである。前記回転軸の傾斜角度を大きくすると混在物の移動速度は速くなり、傾斜角度を小さくすると混在物の移動速度は遅くなる。
【００１８】
ここでは、図示しない回転軸傾斜角度調整手段により、回転軸の傾斜角度を任意の角度に調整可能に構成する。回転軸の傾斜角度の大きさは、投入されるＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物の量、ＣＮＴ集合体２同士の絡まり具合、粒状物３の混入量等により適宜変更され得るものである。なお、一般的には、傾斜角度の大きさは、０．２度より大きく３０度よりも小さい範囲にあることが好ましく、より好ましくは０．５度より大きく２０度よりも小さい範囲である。
【００１９】
また、前記回転体５は、回転数調整手段５ａにより、回転軸（仮想回転軸）を中心に任意の回転数で回転自在に構成される。前記回転数調整手段５ａとしては、回転数の調整が可能なモータ等を用いることができる。前記回転体５の回転速度の大きさは、投入されるＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物の量、ＣＮＴ集合体２同士の絡まり具合、粒状物３の混入量等により適宜変更され得るものである。なお、一般的には、回転数は、３０ｒｐｍから１５０ｒｐｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは６０ｒｐｍから１２０ｒｐｍの範囲である。
【００２０】
また、前記回転体５の寸法についても、投入されるＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物の量、ＣＮＴ集合体２同士の絡まり具合、粒状物３の混入量等により適宜変更され得るものである。なお、一般的には、回転体５の形状が円柱状のドラム形状の場合には、寸法は、内径が５ｃｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０ｃｍ以上である。一方、内径が大きい分に関しては特に不都合はなく、内径３０ｃｍ程度が好適な寸法である。また、回転体の長さとしては、５ｃｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０ｃｍ以上である。なお、長さが長い分に関しては特に不都合はなく、長さ５０ｃｍ程度が好適な寸法である。
【００２１】
また、前記粒状物回収手段６は、図１に示すように、前記回転体５の側面の下方に設けられる。ここでは、前記回転体５の側面を通過してきた粒状物３の回収を行う。
【００２２】
また、前記ＣＮＴ集合体回収手段７は、図１に示すように、前記回転体５の他端側の下方に設けられる。ここでは、回転体５内部に投入されたＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物から、粒状物３が分離された後のＣＮＴ集合体２の回収を行う。なお、本発明においては、ＣＮＴ集合体２は絡まりが解れた状態のものが回収される。
【００２３】
以下、上記構成の選別装置１を用いて、ＣＮＴ集合体同士が絡まりあった状態の集合体群と、該集合体群の中に囲い込まれた状態の粒状物とが存在する、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物から、ＣＮＴ集合体２と粒状物３とを分離し選別するための方法について説明する。
【００２４】
図２は、本発明に係る選別方法を説明するための説明図である。以下、図２の（ａ）〜（ｄ）に沿って説明する。なお、図２は、回転体５をその断面方向から見た図であり、回転体５内部において、投入されたＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物がどのような挙動をするかを示した図である。
【００２５】
図２（ａ）は、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物が回転体５内部に投入された直後の状態を示した図である。ここでは、ＣＮＴ集合体２同士が絡まりあった状態の集合体群８と、この集合体群８の中に囲い込まれた状態の粒状物３およびＣＮＴ集合体群８の周囲に附着した状態の粒状物３が存在する。
【００２６】
図２（ｂ）は、回転体５が回転を始めた状態を示した図である。ＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物は、回転体５の内壁との摩擦によって、内面に沿って上昇する。
【００２７】
図２（ｃ）は、回転体５の内壁を上昇したＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物が、ある高さまで来て、その重力により内壁を離れて落下し始めた状態を示した図である。ＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物は回転に伴ってＡの高さまでくると、Ｃで示すような軌跡を描いて回転体５内部の空間を舞うように落下する。これにより、絡まりあった状態のＣＮＴ集合体２同士が空中で解れ、その中に囲い込まれた状態の粒状物３が外に取り出された状態となる。この外に取り出された状態の粒状物３は、落下して、回転体５の側面に設けられた目開きまたは貫通孔を通って回転体５から排出され、粒状物回収手段６により回収される。
【００２８】
ここで、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物が回転体５の内壁から離れる位置Ａおよび前記混在物が描く軌跡Ｃは、回転体５の回転数、回転体５の側面の形状や材質、ＣＮＴ集合体２や粒状物３の大きさ、重さ、形状等により異なる。図２（ｃ１）に、上記位置Ａが異なる場合の軌跡、図２（ｃ２）に同じ位置Ａで離れた場合の軌跡の違いを示す。このように、回転体５の内部空間において、ＣＮＴ集合体２および粒状物３がその形状等の違いにより種々の軌跡を描いて落下するため、絡まりあったＣＮＴ集合体２同士の解れがより確実に行われる。それに伴い、絡まりあったＣＮＴ集合体２に囲い込まれた状態の粒状物３も確実に取り出すことができ、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との分離が確実に行われる。
【００２９】
図２（ｄ）は、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との選別が進んだ状態を示した図である。回転体５の回転により、ＣＮＴ集合体２同士が絡まりあった状態の集合体群８は解れ、その中に囲い込まれた状態の粒状物３は、回転体５の側面に設けられた目開きまたは貫通孔を通って回転体５から排出される。なお、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物から粒状物３が分離され、さらに、ＣＮＴ集合体２同士の絡まりが解されたＣＮＴ集合体２は、回転体５の他端側の下方に設けられたＣＮＴ集合体回収手段７により回収される。
【００３０】
ここで、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との分離を確実に行わせるには、回転体５の一端側から回転体５の内部に投入されたＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物が、少なくとも１回以上、より好ましくは３回以上、前記回転体５内部の空間を舞うように回転体５の回転数および／または回転軸の傾斜角度を調整することが好ましい。回転体５の回転数が低すぎると前記混在物は回転体５の底部付近で停滞した状態となり、回転体５内部の空間を舞うことはない。また、回転数が高すぎると前記混在物は回転体５の内面に接触したままの状態となり、やはり回転体５内部の空間を舞うことはない。回転軸の傾斜角度が少なすぎると前記混在物が、回転体５内をなかなか移動せずにＣＮＴ集合体２の排出に時間がかかってしまう。また、回転軸の傾斜角度が大き過ぎると、前記混在物がすぐに排出されてしまい、回転体５内部の空間を舞う回数の確保が困難となる。
【００３１】
上述したように、ＣＮＴ集合体２と粒状物３との混在物が、少なくとも１回以上、前記回転体５内部の空間を舞うように調整することにより、ＣＮＴ集合体２同士の絡まりをほぐすと共にＣＮＴ集合体２と粒状物３とを確実に分離可能となる。
【実施例】
【００３２】
回転体が、内径３０ｃｍ、長さ５０ｃｍのドラム形状であって、その側面を目開き１ｍｍのメッシュ状構造体で形成した本発明に係る選別装置を用いて、アーク放電法により得られたテープ状のＣＮＴ集合体の選別を行った。
【００３３】
ここでは、回転体の回転数と回転軸傾斜角度を条件振りして、絡まったテープ状のＣＮＴ集合体のほぐれ易さ、回転体からのテープ状のＣＮＴ集合体の排出性を検討した。検討結果を図３に示す。
【００３４】
本実施例においては、図３より、テープ状のＣＮＴ集合体のほぐれ易さに関しては、回転数は、３０ｒｐｍから１５０ｒｐｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは４０ｒｐｍから１２０ｒｐｍの範囲の場合に絡まったテープ状のＣＮＴ集合体のほぐれ易さが良好であった。
【００３５】
また、回転体からのテープ状のＣＮＴ集合体の排出性に関しては、回転軸傾斜角度は、０．２度より大きく５度よりも小さい範囲にあることが好ましく、より好ましくは０．５度より大きく３度よりも小さい範囲にある場合に回転体からのテープ状のＣＮＴ集合体の排出性が良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る選別装置の実施形態の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る選別方法を説明するための説明図である。
【図３】実施例に係る回転体の回転数と回転軸傾斜角度を条件振りして、絡まったテープ状のＣＮＴ集合体のほぐれ易さ、回転体からのテープ状のＣＮＴ集合体の排出性を検討した結果を示した図である。
【図４】従来技術に係る粒状物、線状物の混在するダストの選別装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  選別装置
２  ＣＮＴ集合体
３  粒状物
４  投入手段
５  回転体
５ａ  回転数調整手段
６  粒状物回収手段
７  ＣＮＴ集合体回収手段
８  集合体群
【図４】
2008207115.tif 000003
【図１】
2008207115.tif 000004
【図２】
2008207115.tif 000005
【図３】
2008207115.tif 000006