高含有量のコロイド粒子を有する繊維の製造方法およびそれから得られる複合繊維
本発明は、高分子結合剤およびコロイド粒子を有するプレファイバーから高濃度のコロイド粒子を含有する複合繊維を得る方法であって、気温に近い温度で、前記高分子結合剤の化学的構造が少なくともその一部を取除くために分解されていることを特徴とする複合繊維の取得方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子結合剤およびコロイド粒子を有するプレファイバーから高含有量のコロイド粒子を有する複合繊維を得るための方法、それから得られる繊維およびこれらの繊維の応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の説明においては、「プレファイバー」という語は、高分子結合剤およびコロイド粒子を有する、未だ本発明の処理がなされていないどの様な繊維をも意味すると理解される。この定義には、特に、未だ高含有量のコロイド粒子を有する複合繊維を製造するためのラインにあるプレファイバーおよび完成して使用できる状態にある繊維が含まれ、それらについて本発明の方法を実行することが望ましい。
【０００３】
したがって、以後、「プレファイバー」という語の使用は、この意味を有する。
【０００４】
これに対して、「ファイバー（繊維）」という語は、コロイド粒子の含有量を増すための、または、参考および／または比較基準としての役割を有する完成繊維とする処理のなされた完成品に用いられる語である。
【０００５】
UIPAC（国際純粋応用化学連合）基準は、一般的な意味において、コロイド粒子を、その寸法が１ナノメーター〜数ミクロンである粒子と定義している。本発明では、「コロイド粒子」という語が使用されるときは、この定義を用いている。
【０００６】
一例を挙げるため、ナノチューブ、特にはカーボンナノチューブが、コロイド粒子およびそれらの複合繊維製造への応用に関する一参照例として示される。
【０００７】
特に、カーボンナノチューブは、著しい物理的特性（熱伝導率、電気伝導度、機械的特性、高比表面積、充填注入による成形能力、等）を示す。これらの特性は、カーボンナノチューブが、多くの用途、即ち、複合物、電子放出、センサー、電気機械式アクチュエーター、導電性構造、電極、水素貯蔵、電池に使用可能な材料から作ることが可能である、と言うことを意味する。
【０００８】
より容易に活用するため、ナノチューブは、例えばFR2805179特許におけるように紡糸されていても良く、または、複合繊維中のフィラー（充填・増量物）として含まれていても良い。
【０００９】
得られる繊維は、通常、有機高分子およびカーボンナノチューブから構成される。この特別な構成は、繊維に有用な特性（加工性、可撓性、低価格、他）を与えるが、多くの状況においては最善ではない。
【００１０】
これは、しばしば、非常に高含有量のカーボンナノチューブと少量の高分子、またはその他のもの、時としては高分子を全く含まない繊維を得ることが出来る、ということが望ましいからである。これにより、より良い電気的または熱伝導特性を得ること、およびナノチューブの表面をナノチューブの電気化学的な吸着応用（センサー、エネルギー貯蔵、アクチュエーター）に対して、より容易に利用可能にさせることができるようになる。
【００１１】
FR2805179特許に述べられている紡糸方法は、凝集溶液流中のナノチューブを集めることにある。これは、ナノチューブの分散が紡糸口金（spinneret）を通して凝集溶液流中に注入することにより実行される。水系の場合には、ナノチューブの分散は一般に、ドデシル硫酸ナトリウム（SDS）の様な親油親水体を用いて行われる。注入中に、プレファイバーが形成される。その後、このプレファイバーは、最終繊維に仕上げるため、乾燥および濃縮される。通常使用される凝集溶液は、高分子溶液、特にポリビニルアルコール（PVA）溶液である。それらは、使用が容易で、かつ方法の高信頼性が得られる。
【００１２】
しかしながら、最終繊維は、高割合の高分子を含有し、これが前記問題の原因となり得る。
【００１３】
FR2805179特許の原理によれば、ナノチューブが非常に高含有の繊維を得る他の方法も考えられる。凝集溶液として高分子溶液を使用する代わりに、前記特許は、酸溶液、特に37wt%の塩酸水溶液からなる溶液を採用している。処理の他の点は、変わっていない。
【００１４】
一般に、初めに分散されたナノチューブに対して粗悪な溶剤（poor solvent）を使用することも可能であり、この粗悪な溶剤は、ナノチューブを分散させるための溶剤と多少混和性を有している。「粗悪な溶剤」の語は、その性質またはそれが含む薬剤により、ナノチューブを凝集させる原因となる溶剤を意味する。
【００１５】
酸は、ここでは、ナノチューブを分散させるために使用された界面活性剤を加水分解する役割を有し、また、直ちになされるために、分散系（ナノチューブ／SDS／水）は、この酸と接触するようになる。急速な加水分解により、ナノチューブは、親油親水剤によってもはや安定ではなくなり、ファンデルワールス力（vander Waal's fortces）の作用を受けて再凝集し、他方で、分散物の注入速度により、それらに与えられる配向を維持する。
【００１６】
この様にして、この方法により100%の配向ナノチューブから構成される繊維を得ることができる。これらの繊維は、取扱いが可能となり、また、導電率測定では、およそ5×10-3オーム・cmの極めて低い抵抗率を示し、これは、凝集剤としてPVAを有するFR2805179特許の主な開示内容に基づいて作られた未処理繊維に対して、200ほど低い数値を示す。
【００１７】
したがって、この変形例により、繊維は、高導電率が必要なアクチュエーターまたは導電構造物としての応用に特に有用である。
【００１８】
しかしながら、直接紡糸、即ち凝集高分子なしでの紡糸は、困難を引き起こす。これは、たとえ、ナノチューブを非常に多く含有する繊維を与えるのに有効だと証明されても、高分子を有する方法より信頼性が少なく、また、得られる繊維は取扱いが非常に難しいからである。
【００１９】
上記高分子を有する方法に基づく紡糸方法に本質的に依存する処理方法が提案されており、この方法には、特にその様な高分子の存在が問題となるであろう繊維に対しては、その後に高分子の部分的または完全除去が行われる工程が続く。たとえこのアプローチが準備に追加の工程を必要としても、本方法の信頼性および耐性をかなり増加させる。
【００２０】
繊維の有機高分子の存在を避けるための、最もしばしば述べられまた最も良く知られた最も単純な手段は、高分子を焼き落とすかまたは熱分解させるため、それを高温に加熱することにある。したがって、プレファイバーは、この処理に耐えるように、実質的に相当量のナノチューブを既に含んでいなければならない。さらに、スタート時に、最低でもほぼ15乃至30％のナノチューブ含量が必要である。その様な処理は、結果的に、ナノチューブの固有特性の劣化および実際の繊維の解体という形で終わっても良い。
【００２１】
プレファイバー、例えば特許FR2805179に述べられた方法に由来するプレファイバーは、この処理に耐えることができる。
【００２２】
しかしながら、先に述べた加熱プロセスは、激しくて、繊維および／またはナノチューブの一体性を維持することが望ましいとき、特に制御するのが難しい。特に、このようにして得られる繊維は、そのような徐冷の後、脆くなる傾向がある。
【００２３】
カーボンナノチューブを有するプレファイバーを処理する時に遭遇する困難は、もちろん、プレファイバーが、カーボンナノチューブ以外のコロイド粒子で、例えばSiCウィスカまたはカーボンナノフィラメントまたは窒化ほう素ナノチューブからなる時と同じである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
したがって、発明者らは、高分子結合剤およびコロイド粒子を有し、コロイド粒子含量の高い複合繊維を得るための方法を開発し、それにより、高分子結合剤の緩やかでかつ制御された除去、ならびに容易かつ実用的な実施が可能となり、これは、高分子結合剤およびコロイド粒子を有するいかなる複合プレファイバーにも応用可能であるが、これらのプレファイバーの合成および調製方法には無関係である。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この目的のため、高分子結合剤およびコロイド粒子からなるプレファイバーからコロイド粒子高含有の複合繊維を得るための方法は、本発明によれば、気温に近い温度で、前記高分子結合剤の化学構造を、高分子結合剤の少なくとも一部を除去するために分解することに特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
この方法は、高分子結合剤およびコロイド粒子を有するいかなるタイプのプレファイバーについても実行できるのが理想的で、また、この方法は、プレファイバー中のコロイド粒子の含有量が30%/wtより少ない場合に特に適しており、その中には、周知の方法の場合では特に扱いが難しいものがある。
【００２７】
緩やかなプレファイバー処理を使用するという事実は、そのコロイド粒子含有量がプレファイバーの凝集を破壊または損傷するリスクなしで高分子結合剤の除去処理を実施するのに通常必要な量よりずっと少ない、プレファイバーの使用を可能にするということを意味する。
【００２８】
さらに特には、本発明の方法は、当初少なくとも10 ％/wtのコロイド粒子を含有する、いわゆる複合プレファイバーを使用すると良い。
【００２９】
これは、コロイド粒子含有量が10%より少ない場合、その方法は、高分子結合剤を除去するための標準方法を使用するときに遭遇する困難と同じ、処理済みプレファイバーの凝集を粉砕するリスクを有するためである。
【００３０】
好ましくは、本発明の方法は、残存高分子の所望量により決定される薬剤濃度の所定時間高分子結合剤を分解する薬剤に浸漬または晒す工程を含む。
【００３１】
このようにして、高分子の除去は、より良く制御される。繊維の特性は、例えば優れた電気的伝導特性と優れた機械的特性の両特性を結合した繊維を得ることにより最適化することができる。
【００３２】
さらに特には、本発明の方法は、化学的分解により前記高分子結合剤を分解させることを含む。
【００３３】
この点に関し、本発明の方法は、酸、酸化剤および／または酵素から選択される薬剤を用いて得られる化学的分解を含む。
【００３４】
本発明の方法を実施する別の方法によれば、前記高分子結合剤は光化学的に分解される。
【００３５】
特に、本発明の方法は、分解工程の後に、前記繊維の洗浄、引抜きおよび／または撚りの工程が続くような方法で実行されても良い。
【００３６】
この場合、上記手順は、複合繊維を製造するための全手順の最終工程を示すと見なされても良い。
【００３７】
本発明の方法を実施するさらに別の方法においては、その手順は、本発明との関係においては、複合プレファイバーの後処理だけを示しても良い。
【００３８】
本発明の方法を実施する更に別の方法においては、コロイド粒子高含有の前記繊維は、その後、新しい高分子で含浸される。
【００３９】
この方法により、コロイド粒子と結合される高分子を交換することも可能となる。これは、制御された化学的または光化学的除去の後、繊維を新しい高分子に浸漬することが可能であるからである。第１（当初）の高分子の除去により、結局は、製造後、より多量の追加高分子を有することが可能となる。
【００４０】
この代替方法は、高含有量のコロイド粒子を有する繊維の特性と、複合繊維製造ラインにおいてまた特に紡糸方法との関係において、直接使用することが不可能な高分子の固有特性とを結合することが望ましい時に特に有益である、ということを証明することができる。
【００４１】
新しい高分子は、架橋可能な、官能基化可能な、熱硬化性、熱分解性および／または導電性の高分子から選択されることが好ましい。
【００４２】
熱分解性高分子として、特には、ポリアクリロニトリル（PAN）、セルロース、および、例えば、従来の炭素繊維の製造におけるように、熱処理により結果的には炭素に変換されるポリフェノール樹脂について述べる。このようにして、機械的見地から非常に高性能の炭素複合繊維／カーボンナノチューブを得ることができる。
【００４３】
本発明の方法は、PVAで構成される高分子結合剤に実施されるのが好ましい。
【００４４】
さらに、本発明の方法は、ナノチューブであるコロイド粒子に特に適している。
【００４５】
最後に、また特に、本発明の方法は、特にカーボンナノチューブに適している。
【００４６】
本発明はまた、この方法から結果的に得られるコロイド粒子高含有の複合繊維、および、特に、高分子結合剤およびコロイド粒子を有する複合繊維に係り、これらの複合繊維は、機械的強度と70%/wt以上のコロイド粒子含有量とが結合していることに特徴がある。
【００４７】
したがって、本発明による繊維は、機械的強度とカーボンナノチューブ含有が結合している。実際、これらの繊維は、それらを破壊することなく容易に曲げることが出来、それにより、繊維がウィービング（製織）、ブレーディング（編組）、複合物中の介在物等の様な加工に際して、より簡単に使用することが可能となる。
【００４８】
さらに特には、本発明の複合繊維は、コロイド粒子としてナノチューブを有する。
【００４９】
さらに特には、前記ナノチューブは、カーボンナノチューブである。
【００５０】
最後に、本発明は、先に定義された複合繊維の電気的伝導、熱伝達、ならびにエネルギー貯蔵および変換への応用に関する。
【００５１】
特には、本発明の繊維は、センサー、アクチュエーターおよび／または導電構造に使用される。
【００５２】
プレファイバーは、FR2805179特許の教示内容にしたがって製造される。この方法は、凝集溶液流中のナノチューブを集めることにあり、凝集溶液は、水性ポリビニルアルコール（PVA）溶液の様な高分子溶液でも良い。紡糸口金を出た直後に低密度のプレファイバーが形成され、これは、もつれたナノチューブおよびPVAから構成される。このプレファイバーは、水から抽出され乾燥させられる。水から抽出される前に、洗浄でPVAの部分的除去がなされるように、純水槽を通過させても良い。次に、乾燥操作中に、プレファイバーは、縮んでより細く、より密度が濃く、またより機械的に強い繊維を形成する。この繊維の構造は、伸張（ストレッチング）および捻り（ツイスティング）を含む方法により改良することが可能である。得られる繊維は、純水の中で洗浄された後でさえ、かなりの割合の高分子を含む。ポリビニルアルコール（PVA）で作られた繊維にとって、高分子の割合は、純水で数回洗浄された後でさえ、約50%である。電気アーク法により合成されるが精製されない単層ナノチューブからなるプレファイバーの室温での電気抵抗率は、純水で洗浄されたプレファイバーから作られた繊維で約1ohms.cmである。純水で６回洗浄された後、抵抗率は0.3 ohms.cmに低下する。それ以上洗浄しても抵抗率はさほど低下しない。
【００５３】
凝集高分子をより制御された方法で取り除くため、したがって、最終繊維のもろさを改善するために、プレファイバーは、高分子を分解および／またはナノチューブからの除去に寄与する薬剤を含む溶液中に浸漬される。例えば、強力な酸化剤または酸性溶液が用いられる。プレファイバーは、ナノチューブに悪影響を与えないで、高分子を分解しかつその除去を促進するため、その中に浸漬される。酸の中での浸漬時間により、高分子は、多かれ少なかれ制御可能に分解されかつ除去される。次に、高分子が一部または完全に剥ぎ取られたプレファイバーは、高分子を高割合で含有するプレファイバーの場合におけるように、洗浄されて乾燥される。この繊維は、高密度化するため、または繊維の軸に沿ったナノチューブの配向を改善するため、後処理操作を受け、そして引き出されまたは撚られる。
【００５４】
これらの処理は、この高分子を交換するのにも使用される。PVAを高い割合で含む繊維が新しい高分子で直接含浸されるのは一般には難しい。酸および／または酸化剤中で、PVAの一部または全てを取り除いた後、プレファイバーを、ナノチューブを新しい高分子で被覆するため、液体高分子または高分子溶液に浸漬してもよい。その後、プレファイバーはこの槽から抽出されて乾燥され、ナノチューブおよび新しい高分子を含有する、より細くかつより密度の濃い繊維が形成される。したがって、この方法により、どの様なタイプの高分子、たとえ紡糸中に始めは使用できなかった様な高分子であっても、ナノチューブ含量の非常に高い複合繊維を得ることが可能となる。従来の複合繊維では、ナノチューブを紡糸される高分子中に直接導入することが可能だった。しかしながら、この直接紡糸によっては、大量のナノチューブを繊維に導入することはできない。ナノチューブ含有量が10%/wtを超えると、紡糸に適した均一分散させることが非常に難しくなるが、本発明によれば、ナノチューブ含有量が10%/wtを遥かに超え、ナノチューブ含有量が30〜100%/wtの複合繊維を得ることが可能となる。
【００５５】
以下に述べる例は、FR2805179特許に述べられた方法により得られたカーボンナノチューブの複合プレファイバーを用いて製造した。
【００５６】
紡糸の特徴：
ナノチューブ溶液をPVA溶液流中に注入することによりプレファイバーが得られる。その後プレファイバーは乾燥される。
ナノチューブ：電気アークで合成。
ナノチューブ溶液：0.6 %/wt のナノチューブおよび1.2 %のSDS（分散剤）を含む懸濁液。溶液は、超音波で均質化される。
凝集高分子溶液：3%/wt（100000 g/mol、加水分解度88% ）のPVAを含む水溶液。
ナノチューブ溶液注入速度：直径0.5mmの円筒形オリフィスにより50ml/h。
PVA溶液の流速：10m/min。
【００５７】
これらの条件で形成されたプレファイバーは、その後様々な槽（浴）に浸漬され抽出されて、乾燥および高密度化される。高分子含有量の低下をチェックするために、電気抵抗率ρが測定される。この値は、PVAが絶縁性高分子であり、カーボンナノチューブが導電性であるため、ナノチューブ含量が大きければ大きいほど、より低くなる。
【００５８】
繊維の癖を取るため、不活性雰囲気中1000℃で熱処理が行われる。
【００５９】
その結果を以下の表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
以下の電気伝導率の向上が観察される：
−繊維ｅは、繊維ｃより２倍以上導電性が高い；
−繊維ｆは、（酸濃度を増すことにより）繊維ｅより４倍以上導電性が高い；
−繊維ｇは、繊維ｃより3倍以上導電性が高い；および
−繊維ｈは、繊維ｂより3倍以上導電性が高い。
【００６２】
比較のため、同じ紡糸方法を用いて準備した、水溶性カチオンポリアクリルアミド誘導体の様な、塩酸と一緒でも分解しない凝集高分子を有する繊維を使用した。
【００６３】
FR2805179特許に記載された様に、この高分子は、PVAと同じ様に使用できる。それは、フロー下でのナノチューブの凝集をもたらし、それにより紡糸を助ける。
【００６４】
この高分子で形成されたプレファイバーは、塩酸水溶液中に浸漬され、その後、PVAを使用したものと同じ条件で洗浄および乾燥した。しかしながら、PVAの場合とは異なり、電気伝導率には大きな改善はなく、それによりPVAの場合の導電性の増加は、ナノチューブの改質（例えば、ドーピング）からは得られず、実際には塩酸の存在下において高分子の分解および除去から得られる、ということが証明される。
【００６５】
他のタイプの分解：
−UV照射
この実験は、UV照射して乾燥した繊維について行われ、それにより熱徐冷によるよりはもっと制御された方法で高分子の除去を可能とする。
【００６６】
【表２】
【００６７】
−自然の媒体に存在するある種の酵素は、PVAの様な高分子を分解する能力を有している。これらの酵素は、一般に、高分子の大消費者である織物工場からの使用済みスラッジの浄化に使用され、高分子を改質し、かつ改質された高分子官能基のあるものを加水分解する反応の触媒として作用する。Alcaligenes
faecalis KK314の様な酵素により、PVAでのこのタイプの分解が可能となる。他の酵素をPVAまたは他の高分子に使用するという構想が可能となる。
【００６８】
上記電気伝導率のデータは、酸液浴または酸化能を有する溶液浴により、あるいはUV処理により、高分子の分解および／またはその除去を促進させることによる高分子の除去は、現実的でかつ好結果を生むことを示している。さらに、液浴時間が長ければ長いほど、また溶液の酸化剤または酸の種類の濃度が高ければ高いほど、除去は多くなる。
【００６９】
しかしながら、図1の写真は、得られる繊維が垂直の力に対し良好な抵抗を維持することを示している。これは、繊維が、熱的に徐冷された繊維と異なり、切れることなく容易に曲げることができるためである。
【００７０】
プレファイバーの圧縮および乾燥の前、または何かの後で（例hおよびｉ）、高分子を取り除くことは可能である。両場合においても、電気抵抗率のかなりの低減が得られる。
【００７１】
しかしながら、乾燥および圧縮前の除去は、新しい高分子を導入し、かつ最初には導入できなかった高分子を有するナノチューブの非常に高い含有量を有する複合繊維になる、という機会を提供する。熱硬化性エポキシ樹脂および珪素含有高分子を有する２つの例について、以下に説明する。
【００７２】
有機樹脂中のナノチューブの複合繊維は、既に製造した通りである（樹脂中へのナノチューブの導入後に、充填された樹脂の紡糸工程）。この方法は、高割合のナノチューブを導入するためには使用できない。それは、過度に充填されている高分子を紡糸することは不可能だからである。
【００７３】
本発明によれば、プレファイバー（存在している有機種が、物理化学的手段により、一部または完全に除去されている）は、樹脂を含有する溶液に浸漬される。樹脂は、このようにして、プレファイバーに含浸される。
【００７４】
溶液中の樹脂濃度を制御することにより（0〜100%）、吸収された樹脂の量を制御することが可能である。含浸されたプレファイバーは、乾燥により凝縮され、結果として高割合のナノチューブを含有する繊維となる。使用された樹脂は、4
GPaのヤング率を有し、また絶縁性である。それは、DMSO（ジメチルスルフォキシド）溶液中に10wt%に希釈される。平行して、プレファイバーは、DMSO槽中に導入され、その後10分間樹脂溶液中に浸漬される。プレファイバーは、溶液から抽出されて、樹脂を硬化させるために180℃で２時間加熱される。ナノチューブの高画分から構成される最終繊維は導電性で、かつヤング率は12
GPaである。
【００７５】
第２の例では、プレファイバーは、ヒドロアルコホリック テトラエトキシシラン（TEOS）溶液中に導入される。加水分解の後、TEOSは重縮合して3次元シリカ（SiO2）ネットワークを形成する。このネットワークは、繊維を乾燥すると形成され、またそれは、結果として、高割合のナノチューブを含有するシリカ／ナノチューブ複合繊維となる。界面活性剤（例えば、トリメチルセチルアンモニウム
ブロマイド）を導入し、一方で、、導電特性を維持することにより、シリカメソ多孔体を作ることが可能である。特性のこの結合は、電気化学的応用（電池、アクチュエーター、センサー）に特に有用である。シリカオリゴマーと融合可能な化学的官能基により予め官能基化されたナノチューブを用いて、ナノチューブとミネラルネットワーク間の共有結合を誘導することもまた可能である。
【００７６】
この非常に簡単な方法により、もし、ナノチューブがプレファイバーを紡糸するために高分子中に分散される必要がなければ、実際ナノチューブを、ミネラルであろうと有機であろうと如何なる高分子にも含浸させることが可能となる。ナノチューブは予め組み立てられ、その後高分子が組込まれるが、その性質に関係するようないかなる特別な特性も必要ではない。この方法により、高分子のタイプ、それらの濃度及び処理時間を変えることにより、多くのオプションが可能となる。それには、架橋可能なモノマー、オリゴマーまたはポリマー（高分子）が使用され、これらは機能化されたナノチューブと融合可能な化学的機能を有しており、ナノチューブを高分子ネットワークに共有的に結合することが可能である。
【００７７】
本発明の方法は、他の方法を用いて製造された他の如何なる複合繊維にも適用可能である。しかしながら、高分子を除去する前に、ナノチューブ含量が、高分子除去後、繊維が一定の凝集を維持するのに十分であることが必要である。典型的には、ナノチューブが、少なくとも浸透したネットワークを形成することが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、得られる繊維が垂直の力に対し、良好な抵抗を維持することを示す説明図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子結合剤およびコロイド粒子を有するプレファイバーから高含有量のコロイド粒子を有する複合繊維を得るための方法、それから得られる繊維およびこれらの繊維の応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の説明においては、「プレファイバー」という語は、高分子結合剤およびコロイド粒子を有する、未だ本発明の処理がなされていないどの様な繊維をも意味すると理解される。この定義には、特に、未だ高含有量のコロイド粒子を有する複合繊維を製造するためのラインにあるプレファイバーおよび完成して使用できる状態にある繊維が含まれ、それらについて本発明の方法を実行することが望ましい。
【０００３】
したがって、以後、「プレファイバー」という語の使用は、この意味を有する。
【０００４】
これに対して、「ファイバー（繊維）」という語は、コロイド粒子の含有量を増すための、または、参考および／または比較基準としての役割を有する完成繊維とする処理のなされた完成品に用いられる語である。
【０００５】
UIPAC（国際純粋応用化学連合）基準は、一般的な意味において、コロイド粒子を、その寸法が１ナノメーター〜数ミクロンである粒子と定義している。本発明では、「コロイド粒子」という語が使用されるときは、この定義を用いている。
【０００６】
一例を挙げるため、ナノチューブ、特にはカーボンナノチューブが、コロイド粒子およびそれらの複合繊維製造への応用に関する一参照例として示される。
【０００７】
特に、カーボンナノチューブは、著しい物理的特性（熱伝導率、電気伝導度、機械的特性、高比表面積、充填注入による成形能力、等）を示す。これらの特性は、カーボンナノチューブが、多くの用途、即ち、複合物、電子放出、センサー、電気機械式アクチュエーター、導電性構造、電極、水素貯蔵、電池に使用可能な材料から作ることが可能である、と言うことを意味する。
【０００８】
より容易に活用するため、ナノチューブは、例えばFR2805179特許におけるように紡糸されていても良く、または、複合繊維中のフィラー（充填・増量物）として含まれていても良い。
【０００９】
得られる繊維は、通常、有機高分子およびカーボンナノチューブから構成される。この特別な構成は、繊維に有用な特性（加工性、可撓性、低価格、他）を与えるが、多くの状況においては最善ではない。
【００１０】
これは、しばしば、非常に高含有量のカーボンナノチューブと少量の高分子、またはその他のもの、時としては高分子を全く含まない繊維を得ることが出来る、ということが望ましいからである。これにより、より良い電気的または熱伝導特性を得ること、およびナノチューブの表面をナノチューブの電気化学的な吸着応用（センサー、エネルギー貯蔵、アクチュエーター）に対して、より容易に利用可能にさせることができるようになる。
【００１１】
FR2805179特許に述べられている紡糸方法は、凝集溶液流中のナノチューブを集めることにある。これは、ナノチューブの分散が紡糸口金（spinneret）を通して凝集溶液流中に注入することにより実行される。水系の場合には、ナノチューブの分散は一般に、ドデシル硫酸ナトリウム（SDS）の様な親油親水体を用いて行われる。注入中に、プレファイバーが形成される。その後、このプレファイバーは、最終繊維に仕上げるため、乾燥および濃縮される。通常使用される凝集溶液は、高分子溶液、特にポリビニルアルコール（PVA）溶液である。それらは、使用が容易で、かつ方法の高信頼性が得られる。
【００１２】
しかしながら、最終繊維は、高割合の高分子を含有し、これが前記問題の原因となり得る。
【００１３】
FR2805179特許の原理によれば、ナノチューブが非常に高含有の繊維を得る他の方法も考えられる。凝集溶液として高分子溶液を使用する代わりに、前記特許は、酸溶液、特に37wt%の塩酸水溶液からなる溶液を採用している。処理の他の点は、変わっていない。
【００１４】
一般に、初めに分散されたナノチューブに対して粗悪な溶剤（poor solvent）を使用することも可能であり、この粗悪な溶剤は、ナノチューブを分散させるための溶剤と多少混和性を有している。「粗悪な溶剤」の語は、その性質またはそれが含む薬剤により、ナノチューブを凝集させる原因となる溶剤を意味する。
【００１５】
酸は、ここでは、ナノチューブを分散させるために使用された界面活性剤を加水分解する役割を有し、また、直ちになされるために、分散系（ナノチューブ／SDS／水）は、この酸と接触するようになる。急速な加水分解により、ナノチューブは、親油親水剤によってもはや安定ではなくなり、ファンデルワールス力（vander Waal's fortces）の作用を受けて再凝集し、他方で、分散物の注入速度により、それらに与えられる配向を維持する。
【００１６】
この様にして、この方法により100%の配向ナノチューブから構成される繊維を得ることができる。これらの繊維は、取扱いが可能となり、また、導電率測定では、およそ5×10-3オーム・cmの極めて低い抵抗率を示し、これは、凝集剤としてPVAを有するFR2805179特許の主な開示内容に基づいて作られた未処理繊維に対して、200ほど低い数値を示す。
【００１７】
したがって、この変形例により、繊維は、高導電率が必要なアクチュエーターまたは導電構造物としての応用に特に有用である。
【００１８】
しかしながら、直接紡糸、即ち凝集高分子なしでの紡糸は、困難を引き起こす。これは、たとえ、ナノチューブを非常に多く含有する繊維を与えるのに有効だと証明されても、高分子を有する方法より信頼性が少なく、また、得られる繊維は取扱いが非常に難しいからである。
【００１９】
上記高分子を有する方法に基づく紡糸方法に本質的に依存する処理方法が提案されており、この方法には、特にその様な高分子の存在が問題となるであろう繊維に対しては、その後に高分子の部分的または完全除去が行われる工程が続く。たとえこのアプローチが準備に追加の工程を必要としても、本方法の信頼性および耐性をかなり増加させる。
【００２０】
繊維の有機高分子の存在を避けるための、最もしばしば述べられまた最も良く知られた最も単純な手段は、高分子を焼き落とすかまたは熱分解させるため、それを高温に加熱することにある。したがって、プレファイバーは、この処理に耐えるように、実質的に相当量のナノチューブを既に含んでいなければならない。さらに、スタート時に、最低でもほぼ15乃至30％のナノチューブ含量が必要である。その様な処理は、結果的に、ナノチューブの固有特性の劣化および実際の繊維の解体という形で終わっても良い。
【００２１】
プレファイバー、例えば特許FR2805179に述べられた方法に由来するプレファイバーは、この処理に耐えることができる。
【００２２】
しかしながら、先に述べた加熱プロセスは、激しくて、繊維および／またはナノチューブの一体性を維持することが望ましいとき、特に制御するのが難しい。特に、このようにして得られる繊維は、そのような徐冷の後、脆くなる傾向がある。
【００２３】
カーボンナノチューブを有するプレファイバーを処理する時に遭遇する困難は、もちろん、プレファイバーが、カーボンナノチューブ以外のコロイド粒子で、例えばSiCウィスカまたはカーボンナノフィラメントまたは窒化ほう素ナノチューブからなる時と同じである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
したがって、発明者らは、高分子結合剤およびコロイド粒子を有し、コロイド粒子含量の高い複合繊維を得るための方法を開発し、それにより、高分子結合剤の緩やかでかつ制御された除去、ならびに容易かつ実用的な実施が可能となり、これは、高分子結合剤およびコロイド粒子を有するいかなる複合プレファイバーにも応用可能であるが、これらのプレファイバーの合成および調製方法には無関係である。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この目的のため、高分子結合剤およびコロイド粒子からなるプレファイバーからコロイド粒子高含有の複合繊維を得るための方法は、本発明によれば、気温に近い温度で、前記高分子結合剤の化学構造を、高分子結合剤の少なくとも一部を除去するために分解することに特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
この方法は、高分子結合剤およびコロイド粒子を有するいかなるタイプのプレファイバーについても実行できるのが理想的で、また、この方法は、プレファイバー中のコロイド粒子の含有量が30%/wtより少ない場合に特に適しており、その中には、周知の方法の場合では特に扱いが難しいものがある。
【００２７】
緩やかなプレファイバー処理を使用するという事実は、そのコロイド粒子含有量がプレファイバーの凝集を破壊または損傷するリスクなしで高分子結合剤の除去処理を実施するのに通常必要な量よりずっと少ない、プレファイバーの使用を可能にするということを意味する。
【００２８】
さらに特には、本発明の方法は、当初少なくとも10 ％/wtのコロイド粒子を含有する、いわゆる複合プレファイバーを使用すると良い。
【００２９】
これは、コロイド粒子含有量が10%より少ない場合、その方法は、高分子結合剤を除去するための標準方法を使用するときに遭遇する困難と同じ、処理済みプレファイバーの凝集を粉砕するリスクを有するためである。
【００３０】
好ましくは、本発明の方法は、残存高分子の所望量により決定される薬剤濃度の所定時間高分子結合剤を分解する薬剤に浸漬または晒す工程を含む。
【００３１】
このようにして、高分子の除去は、より良く制御される。繊維の特性は、例えば優れた電気的伝導特性と優れた機械的特性の両特性を結合した繊維を得ることにより最適化することができる。
【００３２】
さらに特には、本発明の方法は、化学的分解により前記高分子結合剤を分解させることを含む。
【００３３】
この点に関し、本発明の方法は、酸、酸化剤および／または酵素から選択される薬剤を用いて得られる化学的分解を含む。
【００３４】
本発明の方法を実施する別の方法によれば、前記高分子結合剤は光化学的に分解される。
【００３５】
特に、本発明の方法は、分解工程の後に、前記繊維の洗浄、引抜きおよび／または撚りの工程が続くような方法で実行されても良い。
【００３６】
この場合、上記手順は、複合繊維を製造するための全手順の最終工程を示すと見なされても良い。
【００３７】
本発明の方法を実施するさらに別の方法においては、その手順は、本発明との関係においては、複合プレファイバーの後処理だけを示しても良い。
【００３８】
本発明の方法を実施する更に別の方法においては、コロイド粒子高含有の前記繊維は、その後、新しい高分子で含浸される。
【００３９】
この方法により、コロイド粒子と結合される高分子を交換することも可能となる。これは、制御された化学的または光化学的除去の後、繊維を新しい高分子に浸漬することが可能であるからである。第１（当初）の高分子の除去により、結局は、製造後、より多量の追加高分子を有することが可能となる。
【００４０】
この代替方法は、高含有量のコロイド粒子を有する繊維の特性と、複合繊維製造ラインにおいてまた特に紡糸方法との関係において、直接使用することが不可能な高分子の固有特性とを結合することが望ましい時に特に有益である、ということを証明することができる。
【００４１】
新しい高分子は、架橋可能な、官能基化可能な、熱硬化性、熱分解性および／または導電性の高分子から選択されることが好ましい。
【００４２】
熱分解性高分子として、特には、ポリアクリロニトリル（PAN）、セルロース、および、例えば、従来の炭素繊維の製造におけるように、熱処理により結果的には炭素に変換されるポリフェノール樹脂について述べる。このようにして、機械的見地から非常に高性能の炭素複合繊維／カーボンナノチューブを得ることができる。
【００４３】
本発明の方法は、PVAで構成される高分子結合剤に実施されるのが好ましい。
【００４４】
さらに、本発明の方法は、ナノチューブであるコロイド粒子に特に適している。
【００４５】
最後に、また特に、本発明の方法は、特にカーボンナノチューブに適している。
【００４６】
本発明はまた、この方法から結果的に得られるコロイド粒子高含有の複合繊維、および、特に、高分子結合剤およびコロイド粒子を有する複合繊維に係り、これらの複合繊維は、機械的強度と70%/wt以上のコロイド粒子含有量とが結合していることに特徴がある。
【００４７】
したがって、本発明による繊維は、機械的強度とカーボンナノチューブ含有が結合している。実際、これらの繊維は、それらを破壊することなく容易に曲げることが出来、それにより、繊維がウィービング（製織）、ブレーディング（編組）、複合物中の介在物等の様な加工に際して、より簡単に使用することが可能となる。
【００４８】
さらに特には、本発明の複合繊維は、コロイド粒子としてナノチューブを有する。
【００４９】
さらに特には、前記ナノチューブは、カーボンナノチューブである。
【００５０】
最後に、本発明は、先に定義された複合繊維の電気的伝導、熱伝達、ならびにエネルギー貯蔵および変換への応用に関する。
【００５１】
特には、本発明の繊維は、センサー、アクチュエーターおよび／または導電構造に使用される。
【００５２】
プレファイバーは、FR2805179特許の教示内容にしたがって製造される。この方法は、凝集溶液流中のナノチューブを集めることにあり、凝集溶液は、水性ポリビニルアルコール（PVA）溶液の様な高分子溶液でも良い。紡糸口金を出た直後に低密度のプレファイバーが形成され、これは、もつれたナノチューブおよびPVAから構成される。このプレファイバーは、水から抽出され乾燥させられる。水から抽出される前に、洗浄でPVAの部分的除去がなされるように、純水槽を通過させても良い。次に、乾燥操作中に、プレファイバーは、縮んでより細く、より密度が濃く、またより機械的に強い繊維を形成する。この繊維の構造は、伸張（ストレッチング）および捻り（ツイスティング）を含む方法により改良することが可能である。得られる繊維は、純水の中で洗浄された後でさえ、かなりの割合の高分子を含む。ポリビニルアルコール（PVA）で作られた繊維にとって、高分子の割合は、純水で数回洗浄された後でさえ、約50%である。電気アーク法により合成されるが精製されない単層ナノチューブからなるプレファイバーの室温での電気抵抗率は、純水で洗浄されたプレファイバーから作られた繊維で約1ohms.cmである。純水で６回洗浄された後、抵抗率は0.3 ohms.cmに低下する。それ以上洗浄しても抵抗率はさほど低下しない。
【００５３】
凝集高分子をより制御された方法で取り除くため、したがって、最終繊維のもろさを改善するために、プレファイバーは、高分子を分解および／またはナノチューブからの除去に寄与する薬剤を含む溶液中に浸漬される。例えば、強力な酸化剤または酸性溶液が用いられる。プレファイバーは、ナノチューブに悪影響を与えないで、高分子を分解しかつその除去を促進するため、その中に浸漬される。酸の中での浸漬時間により、高分子は、多かれ少なかれ制御可能に分解されかつ除去される。次に、高分子が一部または完全に剥ぎ取られたプレファイバーは、高分子を高割合で含有するプレファイバーの場合におけるように、洗浄されて乾燥される。この繊維は、高密度化するため、または繊維の軸に沿ったナノチューブの配向を改善するため、後処理操作を受け、そして引き出されまたは撚られる。
【００５４】
これらの処理は、この高分子を交換するのにも使用される。PVAを高い割合で含む繊維が新しい高分子で直接含浸されるのは一般には難しい。酸および／または酸化剤中で、PVAの一部または全てを取り除いた後、プレファイバーを、ナノチューブを新しい高分子で被覆するため、液体高分子または高分子溶液に浸漬してもよい。その後、プレファイバーはこの槽から抽出されて乾燥され、ナノチューブおよび新しい高分子を含有する、より細くかつより密度の濃い繊維が形成される。したがって、この方法により、どの様なタイプの高分子、たとえ紡糸中に始めは使用できなかった様な高分子であっても、ナノチューブ含量の非常に高い複合繊維を得ることが可能となる。従来の複合繊維では、ナノチューブを紡糸される高分子中に直接導入することが可能だった。しかしながら、この直接紡糸によっては、大量のナノチューブを繊維に導入することはできない。ナノチューブ含有量が10%/wtを超えると、紡糸に適した均一分散させることが非常に難しくなるが、本発明によれば、ナノチューブ含有量が10%/wtを遥かに超え、ナノチューブ含有量が30〜100%/wtの複合繊維を得ることが可能となる。
【００５５】
以下に述べる例は、FR2805179特許に述べられた方法により得られたカーボンナノチューブの複合プレファイバーを用いて製造した。
【００５６】
紡糸の特徴：
ナノチューブ溶液をPVA溶液流中に注入することによりプレファイバーが得られる。その後プレファイバーは乾燥される。
ナノチューブ：電気アークで合成。
ナノチューブ溶液：0.6 %/wt のナノチューブおよび1.2 %のSDS（分散剤）を含む懸濁液。溶液は、超音波で均質化される。
凝集高分子溶液：3%/wt（100000 g/mol、加水分解度88% ）のPVAを含む水溶液。
ナノチューブ溶液注入速度：直径0.5mmの円筒形オリフィスにより50ml/h。
PVA溶液の流速：10m/min。
【００５７】
これらの条件で形成されたプレファイバーは、その後様々な槽（浴）に浸漬され抽出されて、乾燥および高密度化される。高分子含有量の低下をチェックするために、電気抵抗率ρが測定される。この値は、PVAが絶縁性高分子であり、カーボンナノチューブが導電性であるため、ナノチューブ含量が大きければ大きいほど、より低くなる。
【００５８】
繊維の癖を取るため、不活性雰囲気中1000℃で熱処理が行われる。
【００５９】
その結果を以下の表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
以下の電気伝導率の向上が観察される：
−繊維ｅは、繊維ｃより２倍以上導電性が高い；
−繊維ｆは、（酸濃度を増すことにより）繊維ｅより４倍以上導電性が高い；
−繊維ｇは、繊維ｃより3倍以上導電性が高い；および
−繊維ｈは、繊維ｂより3倍以上導電性が高い。
【００６２】
比較のため、同じ紡糸方法を用いて準備した、水溶性カチオンポリアクリルアミド誘導体の様な、塩酸と一緒でも分解しない凝集高分子を有する繊維を使用した。
【００６３】
FR2805179特許に記載された様に、この高分子は、PVAと同じ様に使用できる。それは、フロー下でのナノチューブの凝集をもたらし、それにより紡糸を助ける。
【００６４】
この高分子で形成されたプレファイバーは、塩酸水溶液中に浸漬され、その後、PVAを使用したものと同じ条件で洗浄および乾燥した。しかしながら、PVAの場合とは異なり、電気伝導率には大きな改善はなく、それによりPVAの場合の導電性の増加は、ナノチューブの改質（例えば、ドーピング）からは得られず、実際には塩酸の存在下において高分子の分解および除去から得られる、ということが証明される。
【００６５】
他のタイプの分解：
−UV照射
この実験は、UV照射して乾燥した繊維について行われ、それにより熱徐冷によるよりはもっと制御された方法で高分子の除去を可能とする。
【００６６】
【表２】
【００６７】
−自然の媒体に存在するある種の酵素は、PVAの様な高分子を分解する能力を有している。これらの酵素は、一般に、高分子の大消費者である織物工場からの使用済みスラッジの浄化に使用され、高分子を改質し、かつ改質された高分子官能基のあるものを加水分解する反応の触媒として作用する。Alcaligenes
faecalis KK314の様な酵素により、PVAでのこのタイプの分解が可能となる。他の酵素をPVAまたは他の高分子に使用するという構想が可能となる。
【００６８】
上記電気伝導率のデータは、酸液浴または酸化能を有する溶液浴により、あるいはUV処理により、高分子の分解および／またはその除去を促進させることによる高分子の除去は、現実的でかつ好結果を生むことを示している。さらに、液浴時間が長ければ長いほど、また溶液の酸化剤または酸の種類の濃度が高ければ高いほど、除去は多くなる。
【００６９】
しかしながら、図1の写真は、得られる繊維が垂直の力に対し良好な抵抗を維持することを示している。これは、繊維が、熱的に徐冷された繊維と異なり、切れることなく容易に曲げることができるためである。
【００７０】
プレファイバーの圧縮および乾燥の前、または何かの後で（例hおよびｉ）、高分子を取り除くことは可能である。両場合においても、電気抵抗率のかなりの低減が得られる。
【００７１】
しかしながら、乾燥および圧縮前の除去は、新しい高分子を導入し、かつ最初には導入できなかった高分子を有するナノチューブの非常に高い含有量を有する複合繊維になる、という機会を提供する。熱硬化性エポキシ樹脂および珪素含有高分子を有する２つの例について、以下に説明する。
【００７２】
有機樹脂中のナノチューブの複合繊維は、既に製造した通りである（樹脂中へのナノチューブの導入後に、充填された樹脂の紡糸工程）。この方法は、高割合のナノチューブを導入するためには使用できない。それは、過度に充填されている高分子を紡糸することは不可能だからである。
【００７３】
本発明によれば、プレファイバー（存在している有機種が、物理化学的手段により、一部または完全に除去されている）は、樹脂を含有する溶液に浸漬される。樹脂は、このようにして、プレファイバーに含浸される。
【００７４】
溶液中の樹脂濃度を制御することにより（0〜100%）、吸収された樹脂の量を制御することが可能である。含浸されたプレファイバーは、乾燥により凝縮され、結果として高割合のナノチューブを含有する繊維となる。使用された樹脂は、4
GPaのヤング率を有し、また絶縁性である。それは、DMSO（ジメチルスルフォキシド）溶液中に10wt%に希釈される。平行して、プレファイバーは、DMSO槽中に導入され、その後10分間樹脂溶液中に浸漬される。プレファイバーは、溶液から抽出されて、樹脂を硬化させるために180℃で２時間加熱される。ナノチューブの高画分から構成される最終繊維は導電性で、かつヤング率は12
GPaである。
【００７５】
第２の例では、プレファイバーは、ヒドロアルコホリック テトラエトキシシラン（TEOS）溶液中に導入される。加水分解の後、TEOSは重縮合して3次元シリカ（SiO2）ネットワークを形成する。このネットワークは、繊維を乾燥すると形成され、またそれは、結果として、高割合のナノチューブを含有するシリカ／ナノチューブ複合繊維となる。界面活性剤（例えば、トリメチルセチルアンモニウム
ブロマイド）を導入し、一方で、、導電特性を維持することにより、シリカメソ多孔体を作ることが可能である。特性のこの結合は、電気化学的応用（電池、アクチュエーター、センサー）に特に有用である。シリカオリゴマーと融合可能な化学的官能基により予め官能基化されたナノチューブを用いて、ナノチューブとミネラルネットワーク間の共有結合を誘導することもまた可能である。
【００７６】
この非常に簡単な方法により、もし、ナノチューブがプレファイバーを紡糸するために高分子中に分散される必要がなければ、実際ナノチューブを、ミネラルであろうと有機であろうと如何なる高分子にも含浸させることが可能となる。ナノチューブは予め組み立てられ、その後高分子が組込まれるが、その性質に関係するようないかなる特別な特性も必要ではない。この方法により、高分子のタイプ、それらの濃度及び処理時間を変えることにより、多くのオプションが可能となる。それには、架橋可能なモノマー、オリゴマーまたはポリマー（高分子）が使用され、これらは機能化されたナノチューブと融合可能な化学的機能を有しており、ナノチューブを高分子ネットワークに共有的に結合することが可能である。
【００７７】
本発明の方法は、他の方法を用いて製造された他の如何なる複合繊維にも適用可能である。しかしながら、高分子を除去する前に、ナノチューブ含量が、高分子除去後、繊維が一定の凝集を維持するのに十分であることが必要である。典型的には、ナノチューブが、少なくとも浸透したネットワークを形成することが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、得られる繊維が垂直の力に対し、良好な抵抗を維持することを示す説明図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子結合剤およびコロイド粒子を有するプレファイバーから高濃度のコロイド粒子を含有する複合繊維を得る方法であって、気温に近い温度で、前記高分子結合剤の化学的構造が少なくともその一部を取除くために分解されていることを特徴とする複合繊維の取得方法。
【請求項２】
プレファイバー中のコロイド粒子含有量が、３０重量％未満であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複合プレファイバーは、当初少なくとも１０重量％のコロイド粒子を含有することを特徴とする、請求項１および２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
高分子結合剤を分解させる薬剤に浸漬または露出させる工程を含み、該薬剤の濃度が所望の量の残存高分子により決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記高分子結合剤が、化学的分解により分解されることを特徴とする、１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記化学的分解が、酸、酸化剤および／または酵素を用いて行われることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記高分子結合剤が、光化学的に分解されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
分解工程の後に、前記繊維が洗浄、抽出および／または撚られる工程が続くことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
分解工程後の工程が、複合繊維を製造するための全手順の最終工程であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
分解工程後の工程が、複合繊維の後処理であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
コロイド粒子高含有の前記繊維が、その後、新しい高分子で含浸されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記新しい高分子が、架橋性、官能基化性、熱硬化性、熱分解性および／または導電性を有する高分子であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記高分子結合剤が、PVAから構成されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記コロイド粒子がナノチューブであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ナノチューブが、カーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
高分子結合剤およびコロイド粒子を有する複合繊維であって、高い機械的強度と７０重量％を超えるコロイド粒子含有量とを結合してなることを特徴とする複合繊維。
【請求項１７】
前記コロイド粒子がナノチューブであることを特徴とする、請求項１６に記載の繊維。
【請求項１８】
前記ナノチューブがカーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項１７に記載の繊維。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の複合繊維の、電気伝導、熱伝導、ならびにエネルギー貯蔵および変換への応用。
【請求項２０】
請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の複合繊維の、センサー、アクチュエーターおよび／または導電性構造体の製造への使用。
【請求項１】
高分子結合剤およびコロイド粒子を有するプレファイバーから高濃度のコロイド粒子を含有する複合繊維を得る方法であって、気温に近い温度で、前記高分子結合剤の化学的構造が少なくともその一部を取除くために分解されていることを特徴とする複合繊維の取得方法。
【請求項２】
プレファイバー中のコロイド粒子含有量が、３０重量％未満であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複合プレファイバーは、当初少なくとも１０重量％のコロイド粒子を含有することを特徴とする、請求項１および２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
高分子結合剤を分解させる薬剤に浸漬または露出させる工程を含み、該薬剤の濃度が所望の量の残存高分子により決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記高分子結合剤が、化学的分解により分解されることを特徴とする、１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記化学的分解が、酸、酸化剤および／または酵素を用いて行われることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記高分子結合剤が、光化学的に分解されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
分解工程の後に、前記繊維が洗浄、抽出および／または撚られる工程が続くことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
分解工程後の工程が、複合繊維を製造するための全手順の最終工程であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
分解工程後の工程が、複合繊維の後処理であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
コロイド粒子高含有の前記繊維が、その後、新しい高分子で含浸されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記新しい高分子が、架橋性、官能基化性、熱硬化性、熱分解性および／または導電性を有する高分子であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記高分子結合剤が、PVAから構成されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記コロイド粒子がナノチューブであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ナノチューブが、カーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
高分子結合剤およびコロイド粒子を有する複合繊維であって、高い機械的強度と７０重量％を超えるコロイド粒子含有量とを結合してなることを特徴とする複合繊維。
【請求項１７】
前記コロイド粒子がナノチューブであることを特徴とする、請求項１６に記載の繊維。
【請求項１８】
前記ナノチューブがカーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項１７に記載の繊維。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の複合繊維の、電気伝導、熱伝導、ならびにエネルギー貯蔵および変換への応用。
【請求項２０】
請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の複合繊維の、センサー、アクチュエーターおよび／または導電性構造体の製造への使用。
【図１】
【公表番号】特表２００６−５２５４４２（Ｐ２００６−５２５４４２Ａ）
【公表日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０５８２３（Ｐ２００６−５０５８２３）
【出願日】平成１６年４月２８日（２００４．４．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００４／００１０３４
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９９４７５
【国際公開日】平成１６年１１月１８日（２００４．１１．１８）
【出願人】（５０２０７１２１８）サーントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェ シャーンティフィク（セーエンヌエールエス） (8)
【出願人】（５０５４０３９０２）ユニヴェルシテ デ シヤーンス エ テクノロジー（ボルドウ １） (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年４月２８日（２００４．４．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００４／００１０３４
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９９４７５
【国際公開日】平成１６年１１月１８日（２００４．１１．１８）
【出願人】（５０２０７１２１８）サーントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェ シャーンティフィク（セーエンヌエールエス） (8)
【出願人】（５０５４０３９０２）ユニヴェルシテ デ シヤーンス エ テクノロジー（ボルドウ １） (1)
【Ｆターム（参考）】
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