JP2003073964A - 無機系構造体の製造方法、及び無機系構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無機系細繊維からなるか無機系細繊維を主体
とし、繊維の脱落の可能性が低い無機系構造体の製造方
法、及び前記製造方法にて製造可能で、無機系極細長繊
維からなるか無機系極細長繊維を主体とする無機系構造
体を提供する。 【解決手段】 製造方法は、（１）無機成分主体のゾル
溶液を形成する工程、（２）ゾル溶液をノズルから押出
し、押出したゾル溶液に電界を作用させて細くし、無機
系ゲル状細繊維を形成し、支持体上に無機系ゲル状細繊
維を集積させる工程、及び（３）集積無機系ゲル状細繊
維を乾燥して無機系乾燥ゲル状細繊維を含む無機系構造
体を形成する工程、及び／又は（４）集積無機系ゲル状
細繊維を焼結して無機系焼結細繊維を含む無機系構造体
を形成する工程を含む。無機系構造体は、平均繊維径が
２μｍ以下で、無機成分主体の無機系極細長繊維を含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無機系細繊維から
なるか又は無機系細繊維を主体とする無機系構造体の製
造方法に関する。更に、本発明は、前記製造方法によっ
て製造することができ、無機系極細長繊維からなるか又
は無機系極細長繊維を主体とする無機系構造体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、無機系短繊維（例えば、ガラス
短繊維）からなる無機系短繊維シートは、濾過性能や分
離性能等に優れているため、濾過材や鉛蓄電池用のセパ
レータなどとして好適に使用されている。このような無
機系短繊維シートは、例えば、無機系短繊維を湿式法に
よりシート化することにより製造していた。このように
製造した無機系短繊維シートは、無機系短繊維シートを
構成する無機系短繊維が脱落する恐れがあるため、接着
剤により無機系短繊維を接着するのが好ましい。しかし
ながら、接着剤を使用すると、接着剤が溶出したり、接
着剤の種類によって無機系短繊維シートの用途が限定さ
れる、という問題があった。

【０００３】無機系短繊維については、例えば、「ゾル
ーゲル法の科学」（作花済夫著，アグネ承風社，１９８
８年７月５日）に、直径１０μｍで、長さが最高で２０
ｍｍの短繊維が得られることが記載されている（第７８
〜７９頁）。しかしながら、このような短繊維から製造
された繊維シートの場合、短繊維であるために繊維脱落
のおそれがあり、これを防ぐために接着剤を使用する
と、接着剤の溶出や、用途が限定されるという問題があ
った。例えば、無機系短繊維シートをクリーンルーム用
フィルタの濾過材として使用した場合、接着剤からの溶
出物がシリコンウエハやガラス基板表面に付着してしま
う可能性があったり、無機系短繊維シートを耐熱フィル
タの濾過材として使用した場合、接着剤に耐熱性がない
ため、使用することができない場合があった。また、こ
のような無機系短繊維は繊維径が大きく、柔軟性がない
ため、その形状がシート形状又は平板形状に限定され、
この点でも用途が限定されるという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、前記従来技術の欠点を解消することを目的とするも
のであり、具体的には、接着剤を使用することによる弊
害を防ぐことのできる無機系構造体の製造方法を提供す
ることにある。更に、本発明の課題は、繊維の脱落の可
能性が低く、柔軟性の優れる無機系構造体を提供し、接
着剤からの汚染物質が発生しにくい無機系構造体を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明に
より、（１）無機成分を主体とするゾル溶液を形成する
工程（以下、ゾル溶液形成工程と称することがある）、
（２）前記ゾル溶液をノズルから押し出すとともに、押
し出したゾル溶液に電界を作用させることにより細くし
て、無機系ゲル状細繊維を形成し、支持体上に無機系ゲ
ル状細繊維を集積させる工程（以下、集積工程と称する
ことがある）、及び（３）前記集積させた無機系ゲル状
細繊維を乾燥して、無機系乾燥ゲル状細繊維を含む無機
系構造体を形成する工程（以下、乾燥工程と称すること
がある）、及び／又は前記集積させた無機系ゲル状細繊
維を焼結して、無機系焼結細繊維を含む無機系構造体を
形成する工程（以下、焼結工程と称することがある）を
含むことを特徴とする、無機系構造体の製造方法によっ
て解決することができる。このような本発明の製造方法
によれば、乾燥及び／又は焼結することにより、接着剤
を使用することなく無機系構造体を製造することができ
るため、接着剤を使用することによる弊害を防ぐことが
できる。本発明の製造方法の好ましい態様によれば、前
記集積工程（２）で用いる支持体が三次元的な立体形状
を有する。こうして得られる無機系構造体は、三次元的
な立体形状を有するので、各種用途に適合させることが
できる。

【０００６】更に、本発明は、平均繊維径が２μｍ以下
で、無機成分を主体とする無機系極細長繊維を含んでい
ることを特徴とする無機系構造体に関する。本発明の無
機系構造体は長繊維からなるため繊維の脱落の可能性が
低く、しかも平均繊維径が２μｍ以下と非常に細く、柔
軟性に優れているため、各種形状に変形することがで
き、各種用途に適用することができるものである。本発
明の無機系構造体の好ましい態様においては、前記無機
系極細長繊維が、接点において、接着剤を介することな
く接着している。また、本発明の無機系構造体の好まし
い態様においては、接着剤を実質的に含んでいない。こ
のような無機系構造体は、接着剤が存在していないた
め、接着剤からの汚染物質が発生しにくいものである。
本発明の無機系構造体の別の好ましい態様においては、
前記無機系極細長繊維の繊維径のＣＶ値（＝標準偏差／
平均繊維径）が０．８以下である。このような無機系構
造体は、性能が均一になるので好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の製造方法では、まず、前
記のゾル溶液形成工程（１）を実施する。すなわち、無
機成分を主体とするゾル溶液を形成する。本明細書にお
いて「無機成分を主体とする」とは、無機成分が５０質
量％以上を占めていることを意味する。前記ゾル溶液の
無機成分含有量は、６０質量％以上が好ましく、７５質
量％以上がより好ましい。このゾル溶液は、本発明の製
造方法で最終的に得られる無機系構造体を構成する無機
系乾燥ゲル状細繊維又は無機系焼結細繊維を構成する元
素を含む化合物を含む溶液（原料溶液）を、約１００℃
以下の温度で加水分解させ、縮重合させることによって
得ることができる。前記原料溶液の溶媒は、例えば、有
機溶媒（例えばアルコール）又は水である。

【０００８】この化合物を構成する元素は特に限定する
ものではないが、例えば、リチウム、ベリリウム、ホウ
素、炭素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、
ケイ素、リン、硫黄、カリウム、カルシウム、スカンジ
ウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コ
バルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウ
ム、ヒ素、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、イッ
トリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、カドミ
ウム、インジウム、スズ、アンチモン、テルル、セシウ
ム、バリウム、ランタン、ハフニウム、タンタル、タン
グステン、水銀、タリウム、鉛、ビスマス、セリウム、
プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、
ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシ
ウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビ
ウム、又はルテチウムなどを挙げることができる。

【０００９】前記の化合物としては、例えば前記元素の
酸化物を挙げることができ、具体的には、ＳｉＯ₂、Ａ
ｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＣｅＯ₂、Ｆｅ
Ｏ、Ｆｅ ₃Ｏ₄、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＶＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅、ＳｎＯ₂、Ｃ
ｄＯ、ＬｉＯ₂、ＷＯ₃、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｉｎ
₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、ＰｂＴｉ₄Ｏ₉、ＬｉＮｂＯ₃、 ＢａＴ
ｉＯ₃、ＰｂＺｒＯ₃、ＫＴａＯ₃、Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇、ＮｉＦ
ｅ₂Ｏ₄、ＳｒＴｉＯ₃などを挙げることができる。前記
の無機成分は、一成分の酸化物から構成されていても、
二成分以上の酸化物から構成されていてもよい。例え
ば、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃のニ成分から構成することがで
きる。

【００１０】前記のゾル溶液は、前記原料溶液に対し
て、前記化合物を縮重合させる処理を行うことにより得
られ、主として無機成分からなる。すなわち、無機成分
が５０質量％以上を占めており、好ましくは６０質量％
以上、より好ましくは７５質量％以上を占めている。前
記のゾル溶液は、後述する集積工程（２）においてノズ
ルからの紡糸が可能となる粘度を有していることが必要
である。その粘度は、紡糸可能な粘度である限り特に限
定されるものではないが、好ましくは、０．１〜１００
ポイズ、より好ましくは０．５〜２０ポイズ、特に好ま
しくは１〜１０ポイズ、最も好ましくは１〜５ポイズで
ある。粘度が１００ポイズを超えると細繊維化が困難と
なり、０．１ポイズ未満になると繊維形状が得られなく
なる。ノズル先端部分における雰囲気を原料溶液と同様
の溶媒ガス雰囲気とする場合には、１００ポイズを超え
るゾル溶液であっても紡糸可能な場合がある。本発明方
法で用いるゾル溶液は、上述のような無機成分以外に、
有機成分を含んでいることができ、この有機成分とし
て、例えば、シランカップリング剤、染料などの有機低
分子化合物、ポリメチルメタクリレートなどの有機高分
子化合物、などを挙げることができる。より具体的に
は、前記原料溶液に含まれる化合物がシラン系化合物で
ある場合には、メチル基やエポキシ基などで有機修飾さ
れたシラン系化合物が縮重合したものを含んでいること
ができる。

【００１１】前記原料溶液は、前記原料溶液に含まれる
化合物を安定化する溶媒（例えば、有機溶媒、例えば、
エタノールなどのアルコール類、ジメチルホルムアミ
ド、又は水）、前記原料溶液に含まれる化合物を加水分
解するための水、及び加水分解反応を円滑に進行させる
触媒（例えば、塩酸、硝酸など）を含んでいることがで
きる。また、前記原料溶液に含まれる、例えば、化合物
を安定化させるキレート剤、前記化合物の安定化のため
のシランカップリング剤、圧電性などの各種機能を付与
することができる化合物、接着性改善、柔軟性、硬度
（もろさ）調整のための有機化合物（例えば、ポリメチ
ルメタクリレート）、あるいは染料などの添加剤を含ん
でいることができる。なお、これらの添加剤は、加水分
解を行う前、加水分解を行う際、あるいは加水分解後に
添加することができる。テトラエトキシシランの場合、
水の量がアルコキシドの４倍（モル比）を超えると曳糸
性のゾル溶液を得ることが困難になるため、アルコキシ
ドの４倍以下であるのが好ましい。触媒として塩基を使
用すると、曳糸性のゾル溶液を得ることが困難になるた
め、塩基を使用しないのが好ましい。反応温度は使用溶
媒の沸点以下であればよいが、低い方が適度に反応速度
が遅く、曳糸性のゾル溶液を形成しやすい。あまり低す
ぎても反応が進行しにくいため、１０℃以上であるのが
好ましい。

【００１２】本発明の製造方法では、次いで、集積工程
（２）を実施する。すなわち、前記工程（１）で得られ
たゾル溶液をノズルから押し出すとともに、押し出した
ゾル溶液に電界を作用させることにより細く（細径化）
して、無機系ゲル状細繊維を形成し、支持体上に無機系
ゲル状細繊維を集積させる。

【００１３】このゾル溶液を押し出すノズルの直径は、
目的とする無機系乾燥ゲル状細繊維又は無機系焼結細繊
維の繊維径によって変化する。例えば、無機系乾燥ゲル
状細繊維又は無機系焼結細繊維の繊維径が２μｍ以下の
場合には、ノズルの直径が、０．１〜３ｍｍ程度である
のが好ましい。また、ノズルは金属製であっても、非金
属製であってもよい。ノズルが金属製であればノズルを
１つの電極として使用することができ、ノズルが非金属
製である場合には、ノズル内に電極を設置することによ
り、押し出したゾル溶液に電界を作用させることができ
る。

【００１４】このようなノズルからゾル溶液を押し出し
た後、押出物に電界を作用させることにより延伸して細
径化し、無機系ゲル状細繊維を形成する。この電界は、
目的とする無機系乾燥ゲル状細繊維又は無機系焼結細繊
維の繊維径、ノズルと支持体との距離、原料溶液の溶
媒、ゾル溶液の粘度などによって変化するため、特に限
定するものではないが、例えば、無機系乾燥ゲル状細繊
維又は無機系焼結細繊維の繊維径を３μｍ以下程度とす
る場合には、０．５〜５ｋＶ／ｃｍであるのが好まし
い。印加する電界が大きければ、その電界値の増加に応
じて無機系ゲル状細繊維の繊維径が細くなるが、５ｋＶ
／ｃｍを超えると、空気の絶縁破壊が生じやすいので好
ましくない。また、０．５ｋＶ／ｃｍ未満になると繊維
形状となりにくい。電界を印加することにより、ゾル溶
液に静電荷が蓄積され、支持体側の電極によって電気的
に引っ張られて引き伸ばされて細繊維化する。特に電気
的に引き伸ばしているため、繊維が支持体に近づくにし
たがって電界により繊維の速度が加速され、細繊維化す
る。また、溶媒の蒸発によって細くなり、ゾル中の静電
気密度が高まり、その電気的反発力によって分裂して更
に細くなるのではないかと考えている。なお、本発明は
前記の推論によって限定されるものではない。

【００１５】このような電界は、例えば、ノズル（金属
製ノズルの場合にはノズル自体、非金属製ノズルの場合
にはノズル内の電極）と支持体との間に電位差を設ける
ことによって、作用させることができる。例えば、ノズ
ルに電圧を印加するとともに支持体をアースすることに
よって電位差を設けることができるし、逆に、支持体に
電圧を印加するとともにノズルをアースすることによっ
て電位差を設けることもできる。

【００１６】このように電界を作用させ、細径化して形
成した無機系ゲル状細繊維を支持体上に集積させる。支
持体は、その上に前記無機系ゲル状細繊維を単に載置し
て集積させる目的に用いる単純載置型担体であるか、あ
るいは、前記の無機系ゲル状細繊維と複合一体化するこ
とにより無機系構造体の一成分となる成分担体であるこ
とができる。単純載置型担体としての支持体としては、
例えば、多孔ロール又は無孔ロールを挙げることができ
る。また、単純載置型担体又は成分担体として用いるこ
とのできる支持体としては、例えば、多孔シート（例え
ば、織物、編物、不織布、又は多孔フィルムのシー
ト）、又は無孔シート（例えば、フィルム）を挙げるこ
とができる。成分担体としての支持体は、繊維（例え
ば、有機系繊維又は無機系繊維）、又は糸からなること
ができる。なお、このような支持体は平面的であっても
よいが、三次元的な立体形状を有していることもでき
る。ここで、三次元的な立体形状を有する支持体とは、
平面的なシート状ではないことを意味し、例えば、シー
ト状物を湾曲及び／又は屈曲させて立体的にした成形体
であることができ、各種用途に適合させることができ
る。例えば、蛇腹状に折り加工した支持体であれば、フ
ィルタ用途に好適に使用することができ、円筒状の支持
体であれば、液体用のフィルタ用途に好適に使用するこ
とができ、お椀状の支持体であれば、マスクとして好適
に使用することができる。

【００１７】なお、支持体は、それを電極の１つとして
使用する場合には、体積抵抗が１０ ⁹Ω以下の導電性材
料（例えば、金属製）からなるのが好ましい。一方、ノ
ズル側から見て、支持体よりも後方に対向電極として導
電性材料を配置する場合には、支持体は必ずしも導電性
材料である必要はない。後者のように、支持体よりも後
方に対向電極を配置する場合、支持体と対向電極とは直
接に接触していてもよいし、離間していてもよい。

【００１８】また、ノズルから押し出され、電界を作用
させて細径化された無機系ゲル状細繊維が支持体に到着
する前に、その無機系ゲル状細繊維に対して、有機系繊
維、無機系繊維、これら繊維からなる糸、あるいは粉体
などをエアガン等によって吹き付けることができ、この
方法によれば、これら吹き付けた繊維及び／又は粉体と
無機系ゲル状細繊維とが混合した状態で、支持体上に集
積することができる。このような繊維や粉体等の吹き付
けは、無機系ゲル状細繊維が支持体へ向かう方向に対し
て任意の方向から実施することができ、例えば、無機系
ゲル状細繊維が支持体へ向かう方向に対して直角方向や
斜め方向から吹き付けることができる。この粉体として
は、例えば、酸化チタン、二酸化マンガン、酸化銅、二
酸化ケイ素、活性炭、白金などの金属などの無機系粉体
や、イオン交換樹脂、色素、顔料、薬剤などの有機系粉
体を挙げることができる。この粉体の平均粒径は特に限
定されるものではないが、好ましくは０．０１〜１００
μｍであり、より好ましくは０．０５〜１０μｍであ
る。このような粉体を含んでいることによって、触媒機
能、研磨機能、吸着機能、あるいはイオン交換機能など
を付与することができる。

【００１９】前記ゾル溶液をノズルから押し出す方向
と、細径化された無機系ゲル状細繊維を支持体へ集積さ
せる方向とは、一般的に一致する。また、これらの方向
は、特に限定されるものではなく、例えば、上方に配置
したノズルから下方に配置した支持体に向かって無機系
ゲル状細繊維を移動させることもできるし、逆に、下方
に配置したノズルから上方に配置した支持体に向かって
無機系ゲル状細繊維を実質的に鉛直方向に移動させるこ
とも、あるいは、実質的に水平方向に押し出すこともで
きる。しかしながら、ゲルの滴下が生じにくいように、
ノズルからの押し出し方向と、重力の作用方向とが一致
しないのが好ましい。特には、重力の作用方向と反対方
向又は重力の作用方向と垂直方向に押し出すのが好まし
い。

【００２０】このように無機系ゲル状細繊維と吹き付け
繊維及び／又は粉体等とを混合するか、又は無機系ゲル
状細繊維と支持体（成分担体）とを複合することによっ
て、強度や成形性などの各種特性に優れる無機系構造体
を製造することができる。

【００２１】本発明の製造方法では、前記集積工程
（２）に続いて、乾燥工程（３）を実施することができ
る。すなわち、前記集積工程（２）で集積させた無機系
ゲル状細繊維を乾燥して、無機系乾燥ゲル状細繊維を含
む無機系構造体を形成する。あるいは、本発明の製造方
法では、前記集積工程（２）に続いて、前記と同様に乾
燥工程（３）を実施し、更に続いて焼結工程（４）を実
施することができる。すなわち、前記集積工程（２）で
集積させた無機系ゲル状細繊維を乾燥して無機系乾燥ゲ
ル状細繊維を含む無機系構造体を形成した後、前記無機
系乾燥ゲル状細繊維を含む無機系構造体を焼結して、無
機系焼結細繊維を含む無機系構造体を形成することがで
きる。更に、本発明の製造方法では、前記集積工程
（２）に続いて、乾燥工程（３）を実施せずに、焼結工
程（４）を実施することができる。すなわち、前記集積
工程（２）で集積させた無機系ゲル状細繊維を焼結し
て、無機系焼結細繊維を含む無機系構造体を形成するこ
とができる。従って、本発明の製造方法によって得られ
る無機系構造体は、無機系乾燥ゲル状細繊維を含む場合
と、無機系焼結細繊維を含む場合の２種類がある。

【００２２】初めに前記乾燥工程（３）について説明す
る。前記集積工程（２）で集積させた無機系ゲル状細繊
維を乾燥して、無機系乾燥ゲル状細繊維を含む無機系構
造体を形成する場合、乾燥温度は無機系ゲル状細繊維を
構成する無機成分によって変化するため特に限定される
ものではないが、有機成分の分解温度未満の温度、例え
ば、２００℃程度以下の温度で実施するのが好ましい。
この乾燥は、オーブンなどで加熱することによって実施
することができるし、凍結乾燥あるいは超臨界乾燥によ
っても実施することができる。

【００２３】乾燥工程においては、各種用途に適用する
のに必要な取扱い強度を有するまで乾燥する。また、無
機系乾燥ゲル状細繊維は、相互に絡み合うか又は溶媒の
揮発による接着によって結合している。

【００２４】この乾燥工程（３）では、無機系ゲル状細
繊維を支持体（成分担体）と一体化した状態で乾燥し、
無機系乾燥ゲル状細繊維と支持体（成分担体）とが一体
化した状態の無機系構造体を得るか、又は、乾燥後に支
持体（単純載置型担体）から無機系乾燥ゲル状細繊維を
分離して、無機系乾燥ゲル状細繊維からなる無機系構造
体を形成する。いずれの場合も、接着剤を使用せずに各
構成繊維が相互に結合し、脱落はほとんど起こらない。

【００２５】本発明の製造方法によれば、前記集積工程
（２）の後で、前記の乾燥工程（３）を行わずに、焼結
工程（４）を実施することができる。この場合、焼結温
度は無機系ゲル状細繊維を構成する無機成分によって変
化するため、特に限定されるものではないが、例えば、
無機成分と有機成分とを含む無機系ゲル状細繊維を、温
度約２００℃以上、有機成分の分解温度未満で焼結すれ
ば、有機成分が残留した無機系構造体を製造することが
でき、この無機系構造体は残留した有機成分の機能（例
えば、接着性改善、柔軟性、硬さ（もろさ）調整、色素
などの光学機能、撥水性）を発揮することができる。こ
のように焼結することによって得られた無機系構造体
は、焼結によっても各構成繊維が相互に結合しているの
で、脱落はほとんど起こらない。また、有機成分の分解
温度以上で焼結すれば、無機成分のみからなり、強度及
び耐熱性の優れる無機焼結細繊維を含有する無機系構造
体を製造することができる。

【００２６】より具体的には、無機系ゲル状細繊維が有
機成分を含むシリカ成分からなる場合、２００〜４００
℃程度の温度で焼結すれば、有機成分の残留したシリカ
焼結細繊維を含み、接着性改善、柔軟性、硬さ（もろ
さ）調整、色素などの光学機能、撥水性の機能を有する
無機系構造体を製造することができ、８００℃以上の温
度で焼結すれば、有機成分を含まないシリカ焼結細繊維
を含む無機系構造体を製造することができる。なお、集
積させた無機系ゲル状細繊維をいきなり焼結温度で焼結
すると、無機系ゲル状細繊維が急激に収縮して損傷する
場合があるため、焼結温度まで徐々に昇温して焼結する
のが好ましい。

【００２７】本発明の製造方法においては、前記集積工
程（２）の後で、前記の乾燥工程（３）を実施し、更に
続けて焼結工程（４）を実施することができる。この場
合、前段の乾燥工程（３）による無機系乾燥ゲル状細繊
維を含む無機系構造体の形成は、前述の単独で実施する
乾燥工程（３）における操作と同様に実施することがで
きる。また、後段の焼結工程（４）による無機系焼結細
繊維を含む無機系構造体の形成は、前述の単独で実施す
る焼結工程（４）における操作と同様に実施することが
できる。なお、乾燥工程（３）後に実施する焼結工程
（４）は、既に乾燥した無機系乾燥ゲル状細繊維を含む
無機系構造体に対して実施するため、焼結温度まで徐々
に昇温させて焼結する必要はない。前記の乾燥工程
（３）と焼結工程（４）とを連続して実施することによ
り、有機成分が残留した無機焼結細繊維含有無機系構造
体、あるいは無機成分のみからなり、強度及び耐熱性の
優れる無機焼結細繊維を含有する無機系構造体を製造す
ることができる。

【００２８】このようにして本発明の製造方法により製
造した無機系乾燥ゲル状細繊維又は無機系焼結細繊維
は、その内部に、無機系又は有機系の微粒子を含んでい
ることができる。このような微粒子は、例えば、前述の
ような加水分解反応によってゾル溶液を形成する際に発
生させたり、ノズルからゾル溶液を押し出す前に混合す
ることによって存在させることができる。

【００２９】無機系微粒子としては、例えば、酸化チタ
ン、二酸化マンガン、酸化銅、二酸化ケイ素、活性炭、
又は白金などの金属などを挙げることができ、有機系微
粒子としては、例えば、色素、又は顔料などを挙げるこ
とができる。また、微粒子の平均粒径は、特に限定され
るものではないが、好ましくは０．００１〜１μｍ、よ
り好ましくは０．００２〜０．１μｍである。このよう
な粉体を含んでいることによって、光学機能、多孔性、
触媒機能、吸着機能、あるいはイオン交換機能などを付
与することができる。

【００３０】本発明の製造方法を、製造装置の模式的断
面図である図１をもとに説明する。まず、前述のように
して調製されたゾル溶液は、ゾル溶液貯留部１から定量
ポンプ等によって、金属製ノズル２１〜２４へと供給さ
れる。このノズル２１〜２４への供給量は特に限定され
るものではないが、例えば、ノズル１本あたり０．０１
ｍＬ／時間〜１００ｍＬ／時間で変化させることができ
る。なお、図１においては、４本のノズル２１〜２４を
備えているが、ノズルの数は１本以上であればよく、特
に限定されるものではない。

【００３１】このようにノズル２１〜２４に供給された
ゾル溶液は、ノズル２１〜２４から押し出される。一
方、前記４本のノズル２１〜２４に対して電圧が印加さ
れる。具体的には、ノズル２１〜２４から見て、支持体
４の後方に位置する対向電極３はアースされているた
め、電源３０と接続している金属製ノズル２１〜２４と
支持体４との間には電界が形成され、押し出されたゾル
溶液は、この電界によって延伸されて細くなり、無機系
ゲル状細繊維が形成される。なお、電界強度を０．５〜
５ｋＶ／ｃｍに調整することができるように、ノズル２
１〜２４の位置を変えて、ノズル２１〜２４と支持体４
との距離を好ましくは１０〜５００ｍｍ程度、より好ま
しくは５０〜３００ｍｍ程度に変えることができる。ま
た、前記方法とは逆に、ノズル２１〜２４をアースし、
対向電極３に電圧を印加してもよい。

【００３２】なお、図示していないが、ノズル２１〜２
４の先端部分が乾燥すると、ゾル溶液が硬化しやすく、
安定して紡糸しにくいため、ノズル２１〜２４の先端部
分における雰囲気を原料溶液と同様の溶媒ガス雰囲気と
したり、ゾル溶液中に沸点が１００℃以上の高沸点溶媒
（例えば、ブタノールなど）を添加して、ノズル２１〜
２４の先端部分における乾燥を防止するのが好ましい。

【００３３】ノズル２１〜２４から押し出されたゾル溶
液を延伸して形成された無機系ゲル状細繊維は、支持体
４上に集積される。支持体４は、例えば、ネット状エン
ドレスベルトであり、ローラ４１，４２，４３がそれぞ
れ矢印ａ，ｂ，ｃの方向に回転するのに伴って、矢印ｄ
の方向に移動する。この集積量はネット状ベルトの移動
速度、ノズルからの押し出し量、ノズル数などによっ
て、調節することができる。この支持体４上に集積した
無機系ゲル状細繊維は、支持体（単純載置型担体）４の
移動によって加熱部、例えばヒーター５へと供給され、
ヒーター５の熱によって乾燥され、無機系乾燥ゲル状細
繊維を含む無機系構造体（無機系乾燥ゲル状細繊維含有
シート）となる。なお、ヒーター５を含む領域は乾燥室
８として、他の部分と分離されて区切られているのが好
ましい。次いで、この無機系乾燥ゲル状細繊維を含む無
機系構造体（無機系乾燥ゲル状細繊維含有シート）は押
えロール６によって厚さを調整された後、支持体（単純
載置型担体）４から分離され、ガイドロール１０ａから
巻き取りロール１０によって巻き取られる。上述の製造
方法によれば、無機系乾燥ゲル状細繊維のみからなる無
機系構造体を得ることができる。

【００３４】一方、上述の製造方法で用いたネット状エ
ンドレスベルト支持体（単純載置型担体）４に代えて、
巻き出しロール９から、織物、編物、不織布あるいはネ
ットなどを支持体（成分担体）４としてガイドロール９
ａを経てローラ４３，４２，４１の軌道に乗せ、ゾル溶
液を押し出す領域へ供給することによって、織物、編
物、不織布あるいはネット上に無機系乾燥ゲル状細繊維
層を有する複合無機系構造体を製造することができる。
こうして得られた複合無機系構造体は、押えロール６に
よって厚さを調整された後、両者が一体となってガイド
ロール１０ａから巻き取りロール１０によって巻き取ら
れる。

【００３５】また、図示していないが、支持体として三
次元的な立体形状を有するもの（例えば、蛇腹状に折り
加工した支持体、円筒状の支持体、お椀状の支持体な
ど）を、ゾル溶液を押し出す領域へ供給すれば、立体的
な複合無機系構造体を製造することができる。

【００３６】ゾル溶液を押し出す領域は原料溶液中の溶
媒が揮発するため、他の部分と分離され、紡糸室７とし
て区切られているのが好ましく、この紡糸室７は溶剤に
よる影響を受けない材料から構成されているのが好まし
い。なお、この紡糸室７には、揮発した溶剤を排気する
ことができる排気口７１を備えているのが好ましい。更
に、図示していないが、ヒーター５の後に、焼結処理用
の電気炉等を設置して、乾燥工程と焼結工程を連続的に
実施することもできる。あるいは、ヒーター５に代え
て、電気炉等を設置し、乾燥工程を実施せずに、焼結工
程を実施することもできる。

【００３７】このような本発明の無機系構造体の製造方
法によれば、無機系ゲル状細繊維を乾燥又は焼結、ある
いは無機系乾燥ゲル状細繊維を焼結することによって、
接着剤を実質的に使用することなく、接合することがで
きるため、接着剤を使用することによる弊害のない無機
系構造体を製造することができる。

【００３８】また、本発明の無機系構造体の製造方法に
よれば、電界強度、ノズルからのゾル溶液の吐出量、ゾ
ル溶液中における溶媒量、あるいは吐出部における雰囲
気（ゾル溶液と同様の溶媒ガス雰囲気となっているかど
うか）を調節することによって、繊維径が２μｍ以下の
無機系乾燥ゲル状極細繊維又は無機系焼結極細繊維を含
む無機系構造体を製造することができ、この無機系構造
体は濾過性能、柔軟性、分離性能などの各種特性に優れ
ている。本発明の無機系構造体が繊維径２μｍ以下の無
機系乾燥ゲル状極細繊維又は無機系焼結極細繊維を含ん
でいる場合、柔軟性に優れているため、屈曲及び／又は
湾曲させることによって、様々な形状とすることができ
る。例えば、中空円筒状や内部充実円筒状に巻回した
り、蛇腹状に折り加工することができる。

【００３９】更に、本発明の無機系構造体の製造方法に
よれば、繊維径と比較して繊維長が長い無機系乾燥ゲル
状細繊維又は無機系焼結細繊維、すなわちアスペクト比
（繊維長／繊維径）の大きい無機系乾燥ゲル状細長繊維
又は無機系焼結細長繊維を含む無機系構造体を製造する
ことができ、この無機系構造体は無機系乾燥ゲル状細長
繊維又は無機系焼結細長繊維が脱落しにくいものであ
る。

【００４０】更にまた、本発明の無機系構造体の製造方
法によれば、繊維径のＣＶ値（標準偏差／平均繊維径）
が０．８以下の無機系乾燥ゲル状細繊維又は無機系焼結
細繊維からなる無機系構造体を製造することができる。
本明細書において「繊維径」は、繊維横断面形状が円形
である場合は、その直径をいい、繊維横断面形状が非円
形である場合は、その断面積と同じ面積を有する円の直
径を繊維径とみなす。また、「平均繊維径」は繊維１０
０点における繊維径の平均値をいい、「標準偏差」は繊
維１００点における繊維径から得られる値である。ＣＶ
値が０．８以下の無機系乾燥ゲル状細繊維又は無機系焼
結細繊維は、無機系構造体の性能が均一になる点で好ま
しい。前記のＣＶ値は、好ましくは０．７以下、より好
ましくは０．６以下、更に好ましくは０．５以下であ
り、最も好ましくは０．４以下である。

【００４１】そのため、本発明の製造方法により製造し
た無機系構造体は、例えば、ＨＥＰＡフィルタ用濾過
材、ＵＬＰＡフィルタ用濾過材、クリーンルームフィル
タ用濾過材、純水フィルタ用濾過材、耐熱フィルター用
濾過材、排気ガスフィルタ用濾過材、液体フィルタ用濾
過材、光触媒担持用基材、電池用セパレータ、プリント
基板用基材、触媒シート、電気機械変換素子、微細気泡
発生シート、触媒燃焼シート、太陽電池用カバー材、断
熱材、又は液晶用スペーサー材などの用途に好適に使用
することができる。

【００４２】本発明は、平均繊維径が２μｍ以下で、無
機成分を主体とする無機系極細長繊維を含む無機系構造
体にも関する。本発明による無機系極細長繊維含有無機
系構造体は、例えば、本発明による前記製造方法によっ
て製造することができる。

【００４３】この無機系極細長繊維の平均繊維径が２μ
ｍ以下であると、柔軟性に優れており、また、表面積が
広いことによって各種機能（例えば、濾過性能、機能性
物質による機能発揮性能など）が優れている。より好ま
しい平均繊維径は１μｍ以下であり、更に好ましい平均
繊維径は０．５μｍ以下である。他方、無機系極細長繊
維の平均繊維径の下限は特に限定するものではないが、
０．０１μｍ程度が適当である。

【００４４】なお、無機系極細長繊維の平均繊維径は２
μｍ以下であるので、無機系極細長繊維が２μｍを超え
る箇所を含んでいてもよいが、無機系極細長繊維は、ど
の点においても、繊維径が２μｍ以下であるのが好まし
く、１μｍ以下であるのがより好ましく、０．５μｍ以
下であるのが更に好ましい。

【００４５】本発明の無機系極細長繊維含有無機系構造
体は、それを構成する無機系極細長繊維が長繊維である
ことによって、繊維が脱落しにくい無機系構造体であ
る。

【００４６】本発明の前記無機系構造体に含まれる無機
系極細長繊維は、無機成分を主体としている。すなわ
ち、無機成分が５０質量％以上を占めており、好ましく
は６０質量％以上、より好ましくは７５質量％以上を占
めている。

【００４７】この無機成分を構成する元素は特に限定す
るものではないが、本発明による前記製造方法のゾル溶
液形成工程（１）にて列挙した元素を挙げることがで
き、前記の元素を含む化合物（すなわち、化合物、特に
は酸化物）としても、前記ゾル溶液形成工程（１）にて
列挙した酸化物を挙げることができる。

【００４８】本発明の前記無機系構造体に含まれる無機
系極細長繊維は、上述のような無機成分以外にも、有機
成分を含んでいることができる。この有機成分として
も、前記の本発明による製造方法において説明した有機
成分（例えば、シランカップリング剤、染料などの有機
低分子化合物、ポリメチルメタクリレートなどの有機高
分子化合物）を挙げることができる。

【００４９】また、前記の無機系極細長繊維は、本発明
による前記製造方法で説明したように、繊維内に、無機
系又は有機系の微粒子を含んでいてもよい。このような
微粒子は、例えば、本発明による前記製造方法で説明し
た方法で存在させることができる。

【００５０】本発明の無機系極細長繊維含有無機系構造
体は、上述のような無機系極細長繊維を含むものである
ため、繊維が脱落しにくく、柔軟性にも優れている。本
発明の前記無機系構造体に含まれる無機系極細長繊維の
含有量は、特に限定されないが、無機系構造体（支持体
を除く）の全質量に対して、好ましくは１質量％以上、
より好ましくは５質量％以上である。なお、本発明によ
る無機系構造体は粉体又は微粒子を含む場合があること
に注意されたい。

【００５１】なお、本発明の前記無機系構造体を構成す
る無機系極細長繊維が、接点において、接着剤を介する
ことなく接着していると、本発明の無機系構造体中には
実質的に接着剤が存在していないため、汚染物質の発生
を抑えることができる。

【００５２】また、本発明の前記無機系構造体を構成す
る無機系極細長繊維は、例えば、ゲルを乾燥した状態に
あっても、ゲルを不完全に焼結した状態にあっても、あ
るいはゲルを完全に焼結した状態にあってもよい。

【００５３】更に、本発明の前記無機系構造体は、無機
系極細長繊維以外に、有機系繊維、繊維径が２μｍを超
えるような繊維径の太い無機系繊維、無機系短繊維、こ
れら繊維からなる糸、織物、編物、不織布、ネット、あ
るいは粉体などと混合又は複合した状態にあってもよ
い。このように混合又は複合した状態にあることによっ
て、無機系構造体の強度や成形性などの各種特性が向上
し、広範な用途に適用することが可能となる。

【００５４】本発明の前記無機系構造体は前述のように
柔軟性に優れたものであるため、様々な形状を採ること
ができる。例えば、シート状、板状、ブロック状、中空
円筒状、内部充実円筒状などの形状を採ることができ
る。

【００５５】本発明の無機系極細長繊維含有無機系構造
体は、例えば、本発明による前記製造方法によって製造
することができる。但し、平均繊維径を２μｍ以下とす
るために、吐出量、粘度（ゾル溶液）、ゾル溶液の溶
媒、電界強度、化合物の種類を適宜設定して紡糸するこ
とができる。これらの条件は、実験を繰り返すことによ
って設定することができる。

【００５６】本発明による前記製造方法の乾燥工程
（３）で、無機系ゲル状細長繊維を支持体（成分担体）
と一体化した状態で乾燥し、無機系ゲル状極細長繊維と
支持体（成分担体）とが一体化した状態の無機系構造体
を得るか、又は、乾燥後に支持体（単純載置型担体）か
ら無機系ゲル状極細長繊維を分離して、無機系ゲル状極
細長繊維からなる無機系構造体を形成することができ
る。いずれの場合も、接着剤を使用せずに各構成繊維が
相互に結合し、脱落はほとんど起こらない。

【００５７】本発明による前記製造方法において、前記
集積工程（２）の後で、前記の乾燥工程（３）を行わず
に、焼結工程（４）を実施し、例えば、無機成分と有機
成分とを含む無機系ゲル状極細長繊維を、温度約２００
℃以上、有機成分の分解温度未満で焼結すれば、有機成
分が残留した無機焼結極細長繊維含有無機系構造体を製
造することができ、この無機系構造体は残留した有機成
分の機能を発揮することができる。このように焼結する
ことによって得られた無機系構造体は、焼結によっても
各構成繊維が相互に結合しているので、脱落はほとんど
起こらない。また、有機成分の分解温度以上で焼結すれ
ば、無機成分のみからなり、強度及び耐熱性の優れる無
機焼結極細長繊維を含有する無機系構造体を製造するこ
とができる。

【００５８】本発明による前記製造方法において、前記
集積工程（２）の後で、前記の乾燥工程（３）を実施
し、更に続けて焼結工程（４）を実施することにより、
有機成分が残留した無機焼結極細長繊維含有無機系構造
体、あるいは無機成分のみからなり、強度及び耐熱性の
優れる無機焼結極細長繊維を含有する無機系構造体を製
造することができる。

【００５９】本発明による無機系極細長繊維の繊維径の
ＣＶ値が０．８以下であると、無機系構造体の性能が均
一になる点で好ましい。前記のＣＶ値は、好ましくは
０．７以下、より好ましくは０．６以下、更に好ましく
は０．５以下であり、最も好ましくは０．４以下であ
る。

【００６０】本発明の無機系極細長繊維含有無機系構造
体は、繊維が脱落しにくく、柔軟性に優れ、表面積が広
く、耐熱性に優れ、しかも汚染物質を発生しにくいもの
であることができるため、例えば、ＨＥＰＡフィルタ用
濾過材、ＵＬＰＡフィルタ用濾過材、クリーンルームフ
ィルタ用濾過材、純水フィルタ用濾過材、耐熱フィルタ
ー用濾過材、排気ガスフィルタ用濾過材、液体フィルタ
用濾過材、光触媒担持用基材、電池用セパレータ、プリ
ント基板用基材、触媒シート、電気機械変換素子、微細
気泡発生シート、触媒燃焼シート、太陽電池用カバー
材、断熱材、又は液晶用スペーサー材などの用途に好適
に使用することができるものである。

【００６１】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、これらは本発明の範囲を限定するものではな
い。

【実施例１】（１）ゾル溶液形成工程 金属化合物としてテトラエトキシシラン、溶媒としてエ
タノール、加水分解のための水、及び触媒として１規定
の塩酸を、１：５：２：０．０３のモル比で混合し、温
度７８℃で、１０時間の還流操作を行い、次いで、溶媒
をロータリーエバポレーターにより除去した後、温度５
０℃に加温して、粘度が約２０ポイズのゾル溶液を形成
した。

【００６２】（２）集積工程 次いで、内径が０．５ｍｍのステンレス製ノズルに、ポ
ンプにより１つのノズルあたり、１．２ｍＬ／時間で前
記ゾル溶液を供給し、ノズルからゾル溶液を押し出すと
ともに、ノズルに電圧（２５ｋＶ）を印加し、支持体
（単純載置型担体）であるステンレス製無孔ロールをア
ースして、前記押し出したゾル溶液に電界（２．５ｋＶ
／ｃｍ）を作用させることによって細径化し、無機系ゲ
ル状細長繊維を形成して、回転するステンレス製無孔ロ
ール上に集積させた。なお、ノズルとステンレス製無孔
ロールとの距離は１０ｃｍとした。

【００６３】（３）乾燥工程 次いで、集積させた無機系ゲル状細長繊維を温度１５０
℃に設定されたヒーターにより乾燥して、平均繊維径が
３μｍ（いずれの点における繊維径も約３μｍ）の無機
系乾燥ゲル状細長繊維（ＳｉＯ₂からなる）からなる無
機系構造体を製造した。この無機系構造体を構成する無
機系乾燥ゲル状細長繊維（ＳｉＯ₂からなる）は、接点
において、接着剤を介することなく接着しており、汚染
物質を発生しないものであった。また、この無機系乾燥
ゲル構造体は折り曲げても亀裂が生じず、繊維が脱落し
ないものであった。

【００６４】（４）焼結工程 次いで、この無機系乾燥ゲル状細長繊維からなる無機系
構造体を温度１５０℃で５時間、温度３００℃で５時
間、及び温度１０００℃で焼結し、完全にガラス化させ
て、平均繊維径が２μｍ（いずれの点における繊維径も
約２μｍ）の石英ガラス焼結極細長繊維からなる無機系
構造体を製造した。この無機系構造体の石英ガラス焼結
極細長繊維は、接点において、接着剤が介在することな
く接着しており、汚染物質を発生しないものであった。
また、この無機焼結構造体は折り曲げても亀裂が生じ
ず、繊維が脱落しないものであった。

【００６５】

【実施例２】約１０ポイズのゾル溶液を使用したこと以
外は、実施例１（１）〜（３）と全く同様にして、平均
繊維径が１μｍ（いずれの点における繊維径も約１μ
ｍ）の無機系乾燥ゲル状極細長繊維（ＳｉＯ₂からな
る）からなる無機系構造体を製造した。この無機系構造
体を構成する無機系乾燥ゲル状極細長繊維（ＳｉＯ₂か
らなる）は、接点において、接着剤を介することなく接
着しており、汚染物質を発生しないものであった。ま
た、この無機系乾燥ゲル構造体は折り曲げても亀裂が生
じず、繊維が脱落しないものであった。次いで、この無
機系乾燥ゲル極細長繊維からなる無機系構造体を実施例
１（４）と同様に焼結し、完全にガラス化させて、平均
繊維径が０．８μｍ（いずれの点における繊維径も約
０．８μｍ）の石英ガラス焼結極細長繊維からなる無機
系構造体を製造した。この無機系構造体の石英ガラス焼
結極細長繊維は、接点において、接着剤が介在すること
なく接着しており、汚染物質を発生しないものであっ
た。また、この無機焼結構造体は折り曲げても亀裂が生
じず、繊維が脱落しないものであった。

【００６６】

【実施例３】ブタノールを添加することによって粘度を
約３．５ポイズとしたゾル溶液を使用したこと、１つの
ノズルあたりにおけるゾル溶液の供給量を０．８ｍＬ／
時間としたこと、及びノズルへの印加電圧を２０ｋＶと
したこと以外は、実施例１（１）〜（３）と全く同様に
して、平均繊維径が０．６μｍ（いずれの点における繊
維径も約０．６μｍ）の無機系乾燥ゲル状極細長繊維
（ＳｉＯ₂からなる）からなる無機系構造体を製造し
た。この無機系乾燥ゲル状極細長繊維は、接点におい
て、接着剤を介することなく接着しており、汚染物質を
発生しないものであった。また、この無機系乾燥ゲル構
造体は折り曲げても亀裂が生じず、繊維が脱落しないも
のであった。次に、この無機系乾燥ゲル状極細長繊維か
らなる無機系構造体を実施例１（４）と同様に焼結し、
完全にガラス化させて、平均繊維径が０．４μｍ（いず
れの点における繊維径も約０．４μｍ）の石英ガラス焼
結極細長繊維からなる無機系構造体を製造した。なお、
石英ガラス焼結極細長繊維は、接点において、接着剤が
介在することなく接着しており、汚染物質を発生しない
ものであった。また、この無機系焼結構造体は折り曲げ
ても亀裂が生じず、繊維が脱落しないものであった。

【００６７】

【実施例４】ブタノールを添加することにより粘度を約
１．５ポイズとしたゾル溶液を使用したこと、１つのノ
ズルあたりにおけるゾル溶液の供給量を０．６ｍＬ／時
間としたこと、及びノズルへの印加電圧を２０ｋＶとし
たこと以外は、実施例１（１）〜（３）と全く同様にし
て、平均繊維径が０．２μｍ（いずれの点における繊維
径も約０．２μｍ）の無機系乾燥ゲル極細長繊維（Ｓｉ
Ｏ₂からなる）からなる無機系乾燥ゲル構造体（無機系
乾燥ゲル不織布）を製造した。この無機系乾燥ゲル構造
体（無機系乾燥ゲル不織布）を構成する無機系乾燥ゲル
極細長繊維（ＳｉＯ₂からなる）は、接点において、接
着剤を介することなく接着しており、汚染物質を発生し
ないものであった。また、この無機系乾燥ゲル構造体は
折り曲げても亀裂が生じず、繊維が脱落しないものであ
った。

【００６８】更に、この無機系乾燥ゲル構造体（無機系
乾燥ゲル不織布）を温度１５０℃で５時間、温度３００
℃で５時間、及び温度８００℃で焼結し、完全にガラス
化させて、平均繊維径が０．１５μｍ（いずれの点にお
ける繊維径も約０．１５μｍ）の無機系焼結極細長繊維
（石英ガラス極細長繊維）からなる無機系焼結構造体
（無機系焼結不織布）を製造した。なお、無機系焼結極
細長繊維（石英ガラス極細長繊維）は、接点において、
接着剤が介在することなく接着しており、汚染物質を発
生しないものであった。また、この無機系焼結構造体は
折り曲げても亀裂が生じず、繊維が脱落しないものであ
った。

【００６９】

【実施例５】（１）ゾル溶液形成工程 金属化合物としてテトラエトキシシラン、溶媒としてエ
タノール、加水分解のための水、触媒として１規定の塩
酸を、１：５：２：０．００３のモル比で混合し、温度
７８℃で、１５時間の還流操作を行い、次いで、溶媒を
ロータリーエバポレーターにより除去した後、温度６０
℃に加温して、粘度が約２ポイズのゾル溶液を形成し
た。

【００７０】（２）集積工程 次いで、内径が０．７ｍｍのステンレス製ノズルに、ポ
ンプにより１つのノズルあたり、１ｍＬ／時間でゾル溶
液を供給し、ノズルからゾル溶液を押し出すとともに、
ノズルに電圧（１６．５ｋＶ）を印加し、支持体（単純
載置型担体）であるステンレス製無孔ロールをアースし
て、前記押し出したゾル溶液に電界（１．６５ｋＶ／ｃ
ｍ）を作用させることによって極細化し、無機系ゲル状
極細長繊維を形成して、回転するステンレス製無孔ロー
ル上に集積させた。なお、ノズルとステンレス製無孔ロ
ールとの距離は１０ｃｍとした。

【００７１】（３）乾燥工程 次いで、集積させた無機系ゲル状極細長繊維を温度１５
０℃に設定されたヒーターにより１時間乾燥して、無機
系乾燥ゲル状極細長繊維（ＳｉＯ₂からなる）からなる
無機系構造体を製造した。この無機系構造体を構成する
無機系乾燥ゲル状極細長繊維（ＳｉＯ₂からなる）は、
接点において、接着剤を介することなく接着しており、
汚染物質を発生しないものであった。また、この無機系
構造体は折り曲げても亀裂が生じず、繊維が脱落しない
ものであった。

【００７２】（４）焼結工程 次いで、この無機系乾燥ゲル状極細長繊維からなる無機
系構造体を温度８００℃で１時間焼結し、完全にガラス
化させて、平均繊維径が０．６μｍ（いずれの点におけ
る繊維径も約０．６μｍ）の石英ガラス焼結極細長繊維
からなる無機系構造体を製造した。また、ＣＶ値は、
０．４であった。この無機系構造体の石英ガラス焼結極
細長繊維は、接点において、接着剤が介在することなく
接着しており、汚染物質を発生しないものであった。ま
た、この無機系焼結構造体は折り曲げても亀裂が生じ
ず、繊維が脱落しないものであった。

【００７３】

【実施例６】（１）ゾル溶液形成工程 金属化合物としてテトラエトキシシラン、溶媒としてエ
タノール、加水分解のための水、触媒として１規定の塩
酸を、１：５：２．５：０．００３のモル比で混合し、
温度７８℃で、１５時間の還流操作を行い、次いで、溶
媒をロータリーエバポレーターにより除去した後、温度
６０℃に加温して、粘度が約２．５ポイズのゾル溶液を
形成した。

【００７４】（２）集積工程 次いで、内径が０．７ｍｍのステンレス製ノズルに、ポ
ンプにより１つのノズルあたり、１ｍＬ／時間でゾル溶
液を供給し、ノズルからゾル溶液を押し出すとともに、
ノズルに電圧（１７．５ｋＶ）を印加し、支持体（単純
載置型担体）であるステンレス製無孔ロールをアースし
て、前記押し出したゾル溶液に電界（１．７５ｋＶ／ｃ
ｍ）を作用させることによって極細化し、無機系ゲル状
極細長繊維を形成して、回転するステンレス製無孔ロー
ル上に集積させた。なお、ノズルとステンレス製無孔ロ
ールとの距離は１０ｃｍとした。

【００７５】（３）乾燥工程 次いで、集積させた無機系ゲル状極細長繊維を温度１５
０℃に設定されたヒーターにより１時間乾燥して、無機
系乾燥ゲル状極細長繊維（ＳｉＯ₂からなる）からなる
無機系構造体を製造した。この無機系構造体を構成する
無機系乾燥ゲル状極細長繊維（ＳｉＯ₂からなる）は、
接点において、接着剤を介することなく接着しており、
汚染物質を発生しないものであった。また、この無機系
乾燥ゲル構造体は折り曲げても亀裂が生じず、繊維が脱
落しないものであった。

【００７６】（４）焼結工程 次いで、この無機系乾燥ゲル状極細長繊維からなる無機
系構造体を温度８００℃で１時間焼結し、完全にガラス
化させて、平均繊維径が０．５μｍ（いずれの点におけ
る繊維径も約０．５μｍ）の石英ガラス焼結極細長繊維
からなる無機系構造体を製造した。また、ＣＶ値は、
０．４であった。この無機系構造体の石英ガラス焼結極
細長繊維は、接点において、接着剤が介在することなく
接着しており、汚染物質を発生しないものであった。ま
た、この無機系焼結構造体は折り曲げても亀裂が生じ
ず、繊維が脱落しないものであった。

【００７７】

【実施例７】（１）ゾル溶液形成工程 金属化合物としてテトラエトキシシラン、溶媒としてエ
タノール、加水分解のための水、触媒として１規定の塩
酸を、１：５：３：０．００３のモル比で混合し、温度
７８℃で、１５時間の還流操作を行い、次いで、溶媒を
ロータリーエバポレーターにより除去した後、温度６０
℃に加温して、粘度が約３ポイズのゾル溶液を形成し
た。

【００７８】（２）集積工程 次いで、内径が０．７ｍｍのステンレス製ノズルに、ポ
ンプにより１つのノズルあたり、１ｍＬ／時間でゾル溶
液を供給し、ノズルからゾル溶液を押し出すとともに、
ノズルに電圧（２０ｋＶ）を印加し、支持体（単純載置
型担体）であるステンレス製無孔ロールをアースして、
前記押し出したゾル溶液に電界（２ｋＶ／ｃｍ）を作用
させることによって極細化し、無機系ゲル状極細長繊維
を形成して、回転するステンレス製無孔ロール上に集積
させた。なお、ノズルとステンレス製無孔ロールとの距
離は１０ｃｍとした。

【００７９】（３）乾燥工程 次いで、集積させた無機系ゲル状極細長繊維を温度１５
０℃に設定されたヒーターにより１時間乾燥して、無機
系乾燥ゲル状極細長繊維（ＳｉＯ₂からなる）からなる
無機系構造体を製造した。この無機系構造体を構成する
無機系乾燥ゲル状極細長繊維（ＳｉＯ₂からなる）は、
接点において、接着剤を介することなく接着しており、
汚染物質を発生しないものであった。また、この無機系
乾燥ゲル構造体は折り曲げても亀裂が生じず、繊維が脱
落しないものであった。

【００８０】（４）焼結工程 次いで、この無機系乾燥ゲル状極細長繊維からなる無機
系構造体を温度８００℃で１時間焼結し、完全にガラス
化させて、平均繊維径が０．６μｍ（いずれの点におけ
る繊維径も約０．６μｍ）の石英ガラス焼結極細長繊維
からなる無機系構造体を製造した。また、ＣＶ値は、
０．３であった。この無機系構造体の石英ガラス焼結極
細長繊維は、接点において、接着剤が介在することなく
接着しており、汚染物質を発生しないものであった。ま
た、この無機系焼結構造体は折り曲げても亀裂が生じ
ず、繊維が脱落しないものであった。

【００８１】

【実施例８】（１）ゾル溶液形成工程 金属化合物としてテトラエトキシシラン、溶媒としてエ
タノール、加水分解のための水、触媒として１規定の塩
酸を、１：５：２：０．００３のモル比で混合し、温度
７８℃で、１５時間の還流操作を行い、シリカ系原液を
調製した。一方、２−プロピルアルコールと、アルミニ
ウムｓｅｃーブトキシドと、アセト酢酸エチルとを０．
４：０．０８：０．０８のモル比で混合し、温度７８℃
で、２時間の還流操作を行い、アルミナ系原液を調製し
た。次いで、前記シリカ系原液と前記アルミナ系原液と
を７８℃で２時間混合し、溶媒をロータリーエバポレー
ターにより除去した後、温度６０℃に加温して、粘度が
２ポイズのゾル溶液を形成した。

【００８２】（２）集積工程 次いで、内径が０．７ｍｍのステンレス製ノズルに、ポ
ンプにより１つのノズルあたり、１ｍＬ／時間でゾル溶
液を供給し、ノズルからゾル溶液を押し出すとともに、
ノズルに電圧（２４ｋＶ）を印加し、支持体（単純載置
型担体）であるステンレス製無孔ロールをアースして、
前記押し出したゾル溶液に電界（２．４ｋＶ／ｃｍ）を
作用させることによって極細化し、無機系ゲル状極細長
繊維を形成して、回転するステンレス製無孔ロール上に
集積させた。なお、ノズルとステンレス製無孔ロールと
の距離は１０ｃｍとした。

【００８３】（３）乾燥工程 次いで、集積させた無機系ゲル状極細長繊維を温度１５
０℃に設定されたヒーターにより１時間乾燥して、シリ
カアルミナ無機系乾燥ゲル状極細長繊維からなる無機系
構造体を製造した。この無機系構造体を構成するシリカ
アルミナ無機系乾燥ゲル状極細長繊維は、接点におい
て、接着剤を介することなく接着しており、汚染物質を
発生しないものであった。また、この無機系構造体は折
り曲げても亀裂が生じず、繊維が脱落しないものであっ
た。

【００８４】（４）焼結工程 次いで、この無機系乾燥ゲル状極細長繊維からなる無機
系構造体を温度１０００℃で１時間焼結し、完全にガラ
ス化させて、平均繊維径が０．５μｍ（いずれの点にお
ける繊維径も約０．５μｍ）のシリカ−アルミナ焼結極
細長繊維からなる無機系構造体を製造した。また、ＣＶ
値は、０．２２であった。この無機系構造体のシリカ−
アルミナ焼結極細長繊維は、接点において、接着剤が介
在することなく接着しており、汚染物質を発生しないも
のであった。また、この無機系構造体は折り曲げても亀
裂が生じず、繊維が脱落しないものであった。

【００８５】

【実施例９】（１）ゾル溶液形成工程 金属化合物としてテトラエトキシシラン、金属化合物と
してメチルトリエトキシシラン、溶媒としてエタノー
ル、加水分解のための水、触媒として１規定の塩酸を、
０．７５：０．２５：５：２：０．００３のモル比で混
合し、温度７８℃で、１５時間の還流操作を行い、次い
で、溶媒をロータリーエバポレーターにより除去した
後、温度６０℃に加温して、粘度が約２ポイズのゾル溶
液を形成した。

【００８６】（２）集積工程 次いで、内径が０．７ｍｍのステンレス製ノズルに、ポ
ンプにより１つのノズルあたり、１ｍＬ／時間でゾル溶
液を供給し、ノズルからゾル溶液を押し出すとともに、
ノズルに電圧（１７ｋＶ）を印加し、支持体（単純載置
型担体）であるステンレス製無孔ロールをアースして、
前記押し出したゾル溶液に電界（１．７ｋＶ／ｃｍ）を
作用させることによって極細化し、有機系無機系（シリ
カ）ハイブリッド−ゲル状極細長繊維を形成して、回転
するステンレス製無孔ロール上に集積させた。なお、ノ
ズルとステンレス製無孔ロールとの距離は１０ｃｍとし
た。

【００８７】（３）乾燥工程 次いで、集積させた有機系無機系ハイブリッド−ゲル状
極細長繊維を温度１５０℃に設定されたヒーターにより
１時間乾燥して、有機系無機系ハイブリッド−乾燥ゲル
状極細長繊維からなる無機系構造体を製造した。この無
機系構造体を構成する有機系無機系ハイブリッド−乾燥
ゲル状極細長繊維は、接点において、接着剤を介するこ
となく接着しており、汚染物質を発生しないものであっ
た。また、この無機系構造体は折り曲げても亀裂が生じ
ず、繊維が脱落しないものであった。

【００８８】（４）焼結工程 次いで、この有機系無機系ハイブリッド−乾燥ゲル状極
細長繊維からなる無機系構造体を温度５００℃で１時間
焼結し、完全にガラス化させて、平均繊維径が０．５μ
ｍ（いずれの点における繊維径も約０．５μｍ）の有機
系無機系ハイブリッド−焼結極極細長繊維からなる無機
系構造体を製造した。また、ＣＶ値は、０．４であっ
た。この無機系構造体の有機系無機系ハイブリッド−焼
結極細長繊維は、接点において、接着剤が介在すること
なく接着しており、汚染物質を発生しないものであっ
た。また、この無機系構造体は折り曲げても亀裂が生じ
ず、繊維が脱落しないものであった。

【００８９】

【実施例１０】（１）ゾル溶液形成工程 金属化合物としてテトラエトキシシラン、金属化合物と
してメチルトリエトキシシラン、溶媒としてエタノー
ル、加水分解のための水、触媒として１規定の塩酸を、
０．９：０．１：５：２：０．００３のモル比で混合
し、温度７８℃で、１５時間の還流操作を行い、次い
で、溶媒をロータリーエバポレーターにより除去した
後、温度６０℃に加温して、粘度が約２ポイズのゾル溶
液を形成した。

【００９０】（２）集積工程 次いで、内径が０．７ｍｍのステンレス製ノズルに、ポ
ンプにより１つのノズルあたり、１ｍＬ／時間でゾル溶
液を供給し、ノズルからゾル溶液を押し出すとともに、
ノズルに電圧（１７ｋＶ）を印加し、支持体（単純載置
型担体）であるステンレス製無孔ロールをアースして、
前記押し出したゾル溶液に電界（１．７ｋＶ／ｃｍ）を
作用させることによって極細化し、有機系無機系（シリ
カ）ハイブリッド−ゲル状極細長繊維を形成して、回転
するステンレス製無孔ロール上に集積させた。なお、ノ
ズルとステンレス製無孔ロールとの距離は１０ｃｍとし
た。

【００９１】（３）乾燥工程 次いで、集積させた有機系無機系ハイブリッド−ゲル状
極細長繊維を温度１５０℃に設定されたヒーターにより
１時間乾燥して、有機系無機系ハイブリッド−乾燥ゲル
状極細長繊維からなる無機系構造体を製造した。この無
機系構造体を構成する有機系無機系ハイブリッド−乾燥
ゲル状極細長繊維は、接点において、接着剤を介するこ
となく接着しており、汚染物質を発生しないものであっ
た。また、この無機系構造体は折り曲げても亀裂が生じ
ず、繊維が脱落しないものであった。

【００９２】（４）焼結工程 次いで、この有機系無機系ハイブリッド−乾燥ゲル状極
細長繊維からなる無機系構造体を温度５００℃で１時間
焼結し、完全にガラス化させて、平均繊維径が０．８μ
ｍ（いずれの点における繊維径も約０．８μｍ）の有機
系無機系ハイブリッド−焼結極細長繊維からなる無機系
構造体を製造した。また、ＣＶ値は、０．２９であっ
た。この無機系構造体の有機系無機系ハイブリッド−焼
結極細長繊維は、接点において、接着剤が介在すること
なく接着しており、汚染物質を発生しないものであっ
た。また、この無機系構造体は折り曲げても亀裂が生じ
ず、繊維が脱落しないものであった。

【００９３】

【比較例１】平均繊維径５μｍ、繊維長１３ｍｍのＥガ
ラスチョップを用い、湿式法によりウェブ形成されたシ
ートに、アクリルバインダーをスプレー法により添加し
た後、オーブンで乾燥し、架橋させて、ガラス不織布
（目付＝１０ｇ／ｍ²；厚さ＝９０μｍ；見掛密度＝
０．１１ｇ／ｃｍ³；バインダー比率＝１５重量％；Ｃ
Ｖ値＝０．１１）を製造した。このガラス不織布は折り
曲げると、折れたガラス繊維が脱落するものであった。
また、このガラス不織布に、４００℃で３０分間、熱を
作用させたところ、加熱後には質量が５％以上減少し、
シート形態を保てなくなった。このことから、汚染物質
を発生する耐熱性のないものであった。同様に、実施例
５の無機系焼結構造体を前記と同様に加熱したが、質量
の減少率が０．２％で、シート形態を保つことができ、
汚染物質を発生しにくい耐熱性の優れるものであった。

【００９４】

【発明の効果】本発明の無機系構造体の製造方法によれ
ば、乾燥及び／又は焼結することにより、接着剤を使用
することなく無機系構造体を製造することができるた
め、接着剤を使用することによる弊害を防ぐことができ
る。本発明の無機系構造体は繊維の脱落の可能性が低
く、柔軟性に優れているため、各種形状に変形すること
ができ、各種用途に適用することができ、しかも、接着
剤からの汚染物質が発生しにくいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無機系構造体の製造工程を表す模式的
断面図である。

【符号の説明】

１・・・ゾル溶液貯留部；２１，２２，２３，２４・・
・ノズル；３・・・対向電極；４・・・支持体；５・・
・ヒーター；６・・・押えロール；７・・・紡糸室７１
・・・排気口；８・・・乾燥室；９・・・巻き出しロー
ル；９ａ，１０ａ・・・ガイドロール；１０・・・巻き
取りロール；３０・・・電源；４１，４２，４３・・・
ローラ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （１）無機成分を主体とするゾル溶液を
   形成する工程、（２）前記ゾル溶液をノズルから押し出
   すとともに、押し出したゾル溶液に電界を作用させるこ
   とにより細くして、無機系ゲル状細繊維を形成し、支持
   体上に無機系ゲル状細繊維を集積させる工程、及び
   （３）前記集積させた無機系ゲル状細繊維を乾燥して、
   無機系乾燥ゲル状細繊維を含む無機系構造体を形成する
   工程を含むことを特徴とする、無機系構造体の製造方
   法。
2. 【請求項２】 （１）無機成分を主体とするゾル溶液を
   形成する工程、（２）前記ゾル溶液をノズルから押し出
   すとともに、押し出したゾル溶液に電界を作用させるこ
   とにより細くして、無機系ゲル状細繊維を形成し、支持
   体上に無機系ゲル状細繊維を集積させる工程、及び
   （３）前記集積させた無機系ゲル状細繊維を焼結して、
   無機系焼結細繊維を含む無機系構造体を形成する工程を
   含むことを特徴とする、無機系構造体の製造方法。
3. 【請求項３】 （１）無機成分を主体とするゾル溶液を
   形成する工程、（２）前記ゾル溶液をノズルから押し出
   すとともに、押し出したゾル溶液に電界を作用させるこ
   とにより細くして、無機系ゲル状細繊維を形成し、支持
   体上に無機系ゲル状細繊維を集積させる工程、（３）前
   記集積させた無機系ゲル状細繊維を乾燥して、無機系乾
   燥ゲル状細繊維を含む無機系構造体を形成する工程、及
   び（４）前記無機系乾燥ゲル状細繊維を含む無機系構造
   体を焼結して、無機系焼結細繊維を含む無機系構造体を
   形成する工程を含むことを特徴とする、無機系構造体の
   製造方法。
4. 【請求項４】 支持体が三次元的な立体形状を有するこ
   とを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の
   無機系構造体の製造方法。
5. 【請求項５】 平均繊維径が２μｍ以下で、無機成分を
   主体とする無機系極細長繊維を含んでいることを特徴と
   する無機系構造体。
6. 【請求項６】 前記無機系極細長繊維は、接点におい
   て、接着剤を介することなく接着していることを特徴と
   する、請求項５記載の無機系構造体。
7. 【請求項７】 前記無機系極細長繊維の繊維径のＣＶ値
   が０．８以下であることを特徴とする、請求項５又は６
   記載の無機系構造体。