JP2014012921A - シート状物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンBが表面に付着した繊維Aを含んで形成されたシート状物であって、多数の前記カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンBが、凝集せずに均一に分散した状態で前記繊維Aの表面に付着していることによって、該繊維上でネットワーク構造をとっている。前記シート状物は、前記繊維A並びに前記カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンBの分散液を湿式抄紙して得られたものであることが好ましい
【選択図】図1
Description
[分散法1]
分散剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを使用し、これをカーボンナノチューブと乳鉢で20分間練り混合した後、超音波洗浄機を使用し、発信周波数38KHz、電力120Wで2時間処理することによってアニオン性界面活性剤タイプのカーボンナノチューブ分散液を得た。
[分散法2]
分散剤としてドデシルジメチルアンモニウムブロマイドを使用したこと以外は分散法1と同様にして、カチオン性界面活性剤タイプのカーボンナノチューブ分散液を作成した。
[分散法3]
カーボンナノチューブを予め乳鉢で20分間練り、その後、アセトンにカーボンナノチューブの固形分濃度が2質量%になるように分散させ、更に、超音波で100W、20分間処理することで、物理的処理分散タイプのカーボンナノチューブ分散液を得た。
広葉樹晒クラフトパルプ50質量%、針葉樹晒クラフトパルプ50質量%を水に分散させ、これをダブルディスクリファイナーにて叩解し、カナディアンスタンダードフリーネスによる叩解度が350mlの原料パルプスラリーを調製した。さらに、定着剤としてカチオン化デンプン(商品名「ネオタックL−1」、日本食品加工(株)製)をパルプ質量に対して2質量%添加し混合後、[分散法1]により得たアニオン性界面活性剤タイプのカーボンナノチューブ分散液をパルプ質量に対して固形分濃度で5質量%混合し、原料スラリーを調製した。この原料スラリーを、すき網を利用して湿式抄紙法にて坪量100g/m2になるようにしてシート状物を作成した。
[分散法1]により得たアニオン性界面活性剤タイプのカーボンナノチューブ分散液に代えて、[分散法2]により得たカチオン性界面活性剤タイプのカーボンナノチューブ分散液を使用し、カチオン化デンプンの代わりにカルボキシメチルセルロースを3質量%使用したこと以外は実施例1と同様にして、坪量100g/m2のシート状物を作成した。
[分散法1]により得たアニオン性界面活性剤タイプのカーボンナノチューブ分散液に代えて、[分散法3]により得た物理的分散処理タイプのカーボンナノチューブ分散液を使用したこと以外は実施例1と同様にして、坪量100g/m2のシート状物を作成した。
定着剤として硫酸バンドをパルプ質量に対して2質量%使用したこと以外は実施例1と同様にして、坪量100g/m2のシート状物を作成した。
広葉樹晒クラフトパルプ50質量%、針葉樹晒クラフトパルプ50質量%を水に分散させ、これをダブルディスクリファイナーにてカナディアンスタンダードフリーネスによる叩解度が350mlとなるように叩解した。このパルプスラリーに湿潤紙力剤としてポリアミドエピクロルヒドリン樹脂(商品名「紙力剤WS4002」、星光PMC(株)製)をパルプ質量に対して0.5質量%添加し原料パルプスラリーを調製した。この原料パルプスラリーを湿式抄紙法にて坪量100g/m2になるようにして含浸原紙を作成した。前記含浸原紙を、[分散法3]により得たカーボンナノチューブ分散液に含浸し乾燥することで、カーボンナノチューブ含浸シート状物を得た。分散液の含浸率から計算したカーボンナノチューブの含浸率は、1.5%であった。
実施例5と同様の方法で作成した含浸原紙に、定着剤としてカチオン化デンプン1%液を含浸し、乾燥させた後に再度[分散法3]により得たアニオン性界面活性剤タイプのカーボンナノチューブ分散液に含浸することで、カーボンナノチューブ含浸シート状物を得た。
広葉樹晒クラフトパルプ50質量%、針葉樹晒クラフトパルプ50質量%を水に分散させ、これをダブルディスクリファイナーにて叩解し、カナディアンスタンダードフリーネスによる叩解度が350mlの原料パルプスラリーを調製した。その後、ポリアミドエピクロルヒドリン樹脂(商品名「紙力剤WS4002」、星光PMC(株)製)を2質量%添加して原料スラリーを調製した。この原料スラリーを、すき網を利用して湿式抄紙法にて坪量100g/m2になるようにしてシート状物を作成した。
セルロース繊維と、バインダー繊維としてポリエチレン繊維を使用して乾式法によってシート状物の作成を試みたが、明らかにカーボンナノチューブが凝集していた。
広葉樹晒クラフトパルプ50質量%、針葉樹晒クラフトパルプ50質量%を水に分散させ、これをダブルディスクリファイナーにて叩解し、カナディアンスタンダードフリーネスによる叩解度が350mlの原料パルプスラリーを調製した。その後、この原料パルプスラリーに、分散処理をしていないカーボンナノチューブ(分散液として調製されていない、粉体のままのカーボンナノチューブ)を対パルプ質量に対し固形分で5質量%添加し、更に硫酸アルミニウムを2質量%添加して原料スラリーを調製した。この原料スラリーを、すき網を利用して湿式抄紙法にて坪量100g/m2になるようにしてシート状物を作成した。
電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JSM−6360LA)を使用してサンプル(シート状物)の表面写真を撮影(3000倍)し、画像中に占めるカーボンナノチューブの被覆面積を積算した。評価は以下の通りとし、△以上を合格とした。評価はシート状物上の任意の10点で行った。
◎:20%以上
○:10%以上〜20%未満
△:5%以上〜10%未満
×:5%未満
100MHz、3GHzの電磁波シールド性を測定した。電磁波シールド性の評価として、電磁波発信用マイクロループアンテナ(キーコム(株)製、直径5mmのマイクロループアンテナ)および電磁波受信用マイクロループアンテナ(日本電気真空硝子(株)社製、磁界プローブCP−2S)を、スペクトラムアナライザ((株)アドバンテスト製、商品名:R3132)に接続し、電磁波発信用マイクロループアンテナおよび電磁波受信用マイクロループアンテナをサンプル(シート状物)を挟むようにして配置し、電磁波シールド性を測定した。電磁波シールド性については、100MHzと3GHzにおける能力をdBで示し、以下のとおり評価した。〇以上を合格とした。
[100MHz]
◎:15dB以上
○:10〜15dB未満
△:5〜10dB未満
×:5dB未満
[3GHz]
◎:20dB以上
○:10〜20dB未満
△:5〜10dB未満
×:5dB未満
家庭用電子レンジで、600kWの出力で30秒間マイクロ波をサンプル(シート状物)に与え、表面の発熱温度を非接触型温度計によって測定し、マイクロ波付与前と比べて10℃以上表面温度が上がったものは△、20℃以上上がったものは○とした。また、10℃以上表面温度が上がらなかったものは×とした。○、△を合格レベルとした。
ガラス板上にサンプル(シート状物)を置き、電極間距離10cmになるようにして12Vの電圧をかけて5分後の表面温度を非接触型温度計によって測定した。測定は、23℃に設定した恒温室で行った。10℃以上表面温度が上がったものは△、20℃以上上がったものは○とした。また、10℃以上表面温度が上がらなかったものは×とした。○、△を合格レベルとした。
サンプル(シート状物)をJIS P8111で示された条件下で1昼夜調湿後、シート状物の体積抵抗値をJIS K7194に従って四端子法にて測定し、導電性とした。体積抵抗値は、ロレスタMCP−HT450(三菱化学(株)製)を用いて、23℃、50%RH条件下で測定した。評価基準は以下の通りとし、△以上を合格とした。
◎:1×101Ω・cm未満
○:1×101〜1×102Ω・cm未満
△:1×102〜1×103Ω・cm未満
×:1×103Ω・cm以上
B カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンのミクロのネットワーク構造(カーボン層)
C カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンの凝集体
[分散法1]
分散剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを使用し、これをカーボンナノチューブと乳鉢で20分間練り混合した後、超音波洗浄機を使用し、発信周波数38KHz、電力120Wで2時間処理することによってアニオン性界面活性剤タイプのカーボンナノチューブ分散液を得た。
[分散法2]
分散剤としてドデシルジメチルアンモニウムブロマイドを使用したこと以外は分散法1と同様にして、カチオン性界面活性剤タイプのカーボンナノチューブ分散液を作成した。
[分散法3]
カーボンナノチューブを予め乳鉢で20分間練り、その後、アセトンにカーボンナノチューブの固形分濃度が2質量%になるように分散させ、更に、超音波で100W、20分間処理することで、物理的処理分散タイプのカーボンナノチューブ分散液を得た。
Claims (12)
- カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンが表面に付着した繊維を含んで形成されたシート状物であって、多数の前記カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンが、凝集せずに均一に分散した状態で前記繊維の表面に付着していることによって、該繊維上でネットワーク構造をとっていることを特徴とするシート状物。
- 前記シート状物が、前記繊維並びに前記カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンの分散液を湿式抄紙して得られたものであることを特徴とする請求項1に記載のシート状物。
- 前記シート状物が、前記カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンを含まずに形成された繊維集合体に、該カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンの分散液を含浸させて得られたものであることを特徴とする請求項1に記載のシート状物。
- 前記繊維集合体の形成繊維がカチオン系有機高分子で処理されていることを特徴とする請求項3に記載のシート状物。
- 前記シート状物の主たる形成繊維がセルロース繊維であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のシート状物。
- 請求項1に記載のシート状物の製造方法であって、繊維とカーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンの分散液とを混合してこれらの混合分散液を得る工程、及び該混合分散液を湿式抄紙してシート状物を得る工程を有することを特徴とするシート状物の製造方法。
- 前記カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンの分散液中に界面活性剤が含有されていることを特徴とする請求項6に記載のシート状物の製造方法。
- 前記繊維と前記カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンの分散液とを混合する前に、該繊維に、該カーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノホーンの定着剤を吸着させることを特徴とする請求項7に記載のシート状物の製造方法。
- 前記定着剤が前記界面活性剤と逆の極性を持つことを特徴とする請求項8に記載のシート状物の製造方法。
- 前記界面活性剤がアニオン性であり、前記定着剤がカチオン性であることを特徴とする請求項9に記載のシート状物の製造方法。
- 前記定着剤が有機高分子系定着剤であることを特徴とする請求項10に記載のシート状物の製造方法。
- 請求項6〜11の何れかに記載の製造方法で製造されたシート状物。
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