JP2007217836A - Inorganic extrafine fiber sheet and method for producing the same - Google Patents

Inorganic extrafine fiber sheet and method for producing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide bulky inorganic extrafine fiber sheet having handling strength enough to be applicable to various uses, and to provide a method for producing the fiber sheet. <P>SOLUTION: The inorganic extrafine fiber sheet has an apparent density of 0.1 g/cm<SP>3</SP>or less and a tensile strength per basis weight of 0.5 gf/5mm or higher at least unidirectionally. The method for producing the fiber sheet comprises the following process: Inorganic gel-like extrafine fibers formed by making electric field act on a sol solution are made to fly scatteredly and then irradiated with ions to get rid of their flying power to effect accumulation. The thus accumulated extrafine fibers are dried and then interlaced with water current and subsequently sintered. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は無機系極細繊維シート及びその製造方法に関する。より具体的には、嵩高かつ取り扱い性に優れているため、断熱材、繊維強化プラスチック用基材、或いはプリント配線板基材等として好適に使用することができる無機系極細繊維シート及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an inorganic ultrafine fiber sheet and a method for producing the same. More specifically, since it is bulky and excellent in handleability, it can be suitably used as a heat insulating material, a fiber-reinforced plastic substrate, a printed wiring board substrate, or the like, and a method for producing the same About.

従来、静電紡糸法による繊維集合体の製造は、紡糸溶液を紡糸空間へ供給すると同時に電界を作用させ、紡糸溶液中の溶媒を揮発させ、凝固させて繊維を形成し、一定距離離れたドラムやコンベアなどの集積体に集積させていた。このように製造された繊維集合体は掻き取り装置等により回収している(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, the production of a fiber assembly by an electrostatic spinning method is to supply a spinning solution to a spinning space and simultaneously apply an electric field to volatilize and solidify the solvent in the spinning solution to form fibers, and a drum separated by a certain distance. And was accumulated on an assembly such as a conveyor. The fiber assembly manufactured in this way is collected by a scraping device or the like (for example, see Patent Document 1).

このように製造した繊維集合体は、集積体上に電界の作用で引き付けられて集積するため、嵩のないペーパー状のものであった。このような繊維集合体は、例えば、断熱材として使用しようとしても嵩がないため、断熱性の点で劣るものであった。このように、従来の静電紡糸法により製造した繊維集合体は嵩高性を必要とする用途には適用できないものであった。   The fiber assembly manufactured in this manner was attracted and collected by the action of an electric field on the aggregate, and thus was a paper-like one having no bulk. For example, such a fiber assembly is inferior in terms of heat insulating properties because it is not bulky even if it is used as a heat insulating material. Thus, the fiber assembly manufactured by the conventional electrospinning method cannot be applied to uses that require bulkiness.

そのため、本願出願人は「紡糸するポリマー溶液を紡糸空間へ供給するステップと、前記供給して形成した繊維に、前記繊維とは反対極性のイオンを照射するステップと、及び紡糸した繊維を回収するステップとを含む静電紡糸方法。」(特許文献2)、及び「紡糸するポリマー溶液を紡糸空間へ供給するステップと、前記ポリマー溶液を供給する方向に第1の気流を供給するステップと、前記供給して形成した繊維に、前記繊維とは反対極性のイオンを照射するステップと、前記ポリマー溶液を供給する方向と交差する方向であって紡糸した繊維を回収する方向に第2の気流を供給しながら、該繊維を回収するステップとを含む静電紡糸法による繊維集合体の製造方法。」(特許文献3)を提案した。   Therefore, the applicant of the present application stated that “the step of supplying the spinning polymer solution to the spinning space, the step of irradiating the supplied and formed fibers with ions of the opposite polarity to the fibers, and the recovery of the spun fibers. And a step of supplying a polymer solution to be spun to a spinning space, a step of supplying a first air stream in a direction of supplying the polymer solution, A step of irradiating the formed fibers with ions having a polarity opposite to that of the fibers, and supplying a second air flow in a direction intersecting with the direction of supplying the polymer solution and collecting the spun fibers. And a step of recovering the fiber, a method for producing a fiber assembly by an electrospinning method ”(Patent Document 3).

米国特許第2,048,651号明細書(第2−3頁、第2図)US Pat. No. 2,048,651 (page 2-3, FIG. 2) 特開2004−238749号公報(請求項1)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-238749 (Claim 1) 特開2005−264374号公報(請求項1)JP-A-2005-264374 (Claim 1)

上述のような本願出願人が提案した方法によれば、静電紡糸法により嵩高な繊維集合体を製造することができた。しかしながら、強度がほとんどないため、断熱材など各種用途に適用することが困難なものであった。   According to the method proposed by the applicant of the present application as described above, a bulky fiber assembly can be produced by the electrostatic spinning method. However, since there is almost no strength, it was difficult to apply to various uses such as a heat insulating material.

本発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、嵩高かつ各種用途に適用できる取り扱い強度を有する無機系極細繊維シートを提供すること、及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide an inorganic ultrafine fiber sheet having bulkiness and handling strength applicable to various uses, and a method for producing the same. And

本発明の請求項1にかかる発明は、「平均繊維径が2μm以下の無機系極細繊維を主体とし、前記無機系極細繊維の繊維径のCV値が0.6以下である無機系極細繊維シートであり、前記無機系極細繊維シートの見掛密度が0.1g/cm以下、かつ少なくとも一方向における単位目付あたりの引張り強さが0.5gf/5mm幅以上であることを特徴とする、無機系極細繊維シート。」である。 The invention according to claim 1 of the present invention is an “inorganic ultrafine fiber sheet mainly composed of inorganic ultrafine fibers having an average fiber diameter of 2 μm or less, and the CV value of the inorganic ultrafine fibers being 0.6 or less. The apparent density of the inorganic ultrafine fiber sheet is 0.1 g / cm 3 or less, and the tensile strength per unit basis weight in at least one direction is 0.5 gf / 5 mm width or more, Inorganic ultra-fine fiber sheet. "

本発明の請求項2にかかる発明は、「無機系極細繊維のみからなることを特徴とする、請求項1記載の無機系極細繊維シート。」である。   The invention according to claim 2 of the present invention is “the inorganic ultrafine fiber sheet according to claim 1, wherein the inorganic ultrafine fiber sheet comprises only inorganic ultrafine fibers”.

本発明の請求項3にかかる発明は、「(1)無機成分を主体とするゾル溶液を形成する工程、(2)前記ゾル溶液を紡糸空間へ供給する工程、(3)前記供給したゾル溶液に電界を作用させることにより、ゲル化及び繊維化させた無機系ゲル状極細繊維を飛翔させる工程、(4)前記飛翔する無機系ゲル状極細繊維に対して、無機系ゲル状極細繊維とは反対極性のイオンを照射する工程、(5)前記イオンの照射により飛翔力を失った無機系ゲル状極細繊維を集積させる工程、(6)前記集積させた無機系ゲル状極細繊維の集合体を乾燥して、無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体とする工程、(7)前記無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体に対して流体流を噴出して絡合し、シート化する工程、(8)前記絡合した無機系乾燥ゲル状極細繊維シートを焼結して、無機系極細繊維シートとする工程、とを含むことを特徴とする、無機系極細繊維シートの製造方法。」である。   The invention according to claim 3 of the present invention includes: (1) a step of forming a sol solution mainly composed of inorganic components, (2) a step of supplying the sol solution to a spinning space, and (3) the supplied sol solution. A step of flying the gelled and fiberized inorganic gel-like ultrafine fiber by applying an electric field to (4) the inorganic gel-like ultrafine fiber with respect to the flying inorganic gel-like ultrafine fiber; A step of irradiating ions of opposite polarity, (5) a step of accumulating inorganic gel-like ultrafine fibers that have lost flying power due to the irradiation of ions, and (6) an aggregate of the accumulated inorganic gel-like ultrafine fibers. A step of drying to form an inorganic dry gel-like ultrafine fiber aggregate, (7) a step of ejecting a fluid flow from the inorganic dry gel-like ultrafine fiber aggregate and entangled to form a sheet; (8 ) The entangled inorganic dry gel-like ultrafine fiber sheet The by sintering, step of the inorganic microfibrous sheet, characterized in that it comprises a city, a manufacturing method of inorganic microfibrous sheet. "It is.

本発明の請求項1にかかる発明は、見掛密度が0.1g/cm以下と嵩高、かつ少なくとも一方向における単位目付あたりの引張り強さが0.5gf/5mm幅以上の取り扱い強度を有する無機系極細繊維シートである。 The invention according to claim 1 of the present invention is bulky with an apparent density of 0.1 g / cm 3 or less, and has a handling strength of a tensile strength per unit basis weight of at least 0.5 gf / 5 mm width in at least one direction. It is an inorganic ultrafine fiber sheet.

本発明の請求項2にかかる発明は、無機系極細繊維のみからなるため、耐熱性や電気特性等に優れている。   Since the invention according to claim 2 of the present invention is composed of only inorganic ultrafine fibers, it is excellent in heat resistance, electrical characteristics, and the like.

本発明の請求項3にかかる発明は、無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体とした後に流体流により絡合し、次いで焼結しているため、引張り強さが0.5gf/5mm幅以上の取り扱い強度を有する無機系極細繊維シートを製造しやすい。   In the invention according to claim 3 of the present invention, since the inorganic dry gel-like ultrafine fiber assembly is intertwined by the fluid flow and then sintered, the tensile strength is 0.5 gf / 5 mm width or more. It is easy to produce an inorganic ultrafine fiber sheet having handling strength.

本発明の無機系極細繊維シートは、平均繊維径が2μm以下の無機系極細繊維を主体としているため、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が適当である。   The inorganic ultrafine fiber sheet of the present invention is mainly composed of inorganic ultrafine fibers having an average fiber diameter of 2 μm or less, and thus has excellent flexibility, and also has various functions (for example, filtration performance, function, etc.) due to its large surface area. The performance performance by chemical substances is excellent. A more preferable average fiber diameter is 1 μm or less, and a further preferable average fiber diameter is 0.5 μm or less. On the other hand, the lower limit of the average fiber diameter of the inorganic ultrafine fibers is not particularly limited, but 0.01 μm is appropriate.

なお、本発明における平均繊維径は、無機系極細繊維シートの厚さ方向断面における電子顕微鏡写真をもとに100ヶ所の繊維径を測定し、その繊維径を算術平均した値をいう。なお、繊維の横断面形状が非円形である場合には、横断面積と同じ面積をもつ円の直径を繊維径とみなす。   In addition, the average fiber diameter in this invention means the value which measured the fiber diameter of 100 places based on the electron micrograph in the thickness direction cross section of an inorganic type ultrafine fiber sheet, and arithmetically averaged the fiber diameter. When the cross-sectional shape of the fiber is non-circular, the diameter of a circle having the same area as the cross-sectional area is regarded as the fiber diameter.

本発明の無機系極細繊維は連続繊維であっても良いし、不連続の短繊維であっても良いが、連続繊維である方が、繊維の脱落が生じにくいため好適である。   The inorganic ultrafine fiber of the present invention may be a continuous fiber or a discontinuous short fiber, but a continuous fiber is preferable because the fiber is less likely to fall off.

本発明の無機系極細繊維は無機成分を主体としているため、耐熱性や電気特性等に優れている。この「無機成分を主体とする」とは、無機成分が50mass%以上を占めていることを意味し、好ましくは60mass%以上、より好ましくは75mass%以上を占めている。   Since the inorganic ultrafine fibers of the present invention are mainly composed of inorganic components, they are excellent in heat resistance, electrical characteristics, and the like. The phrase “mainly composed of an inorganic component” means that the inorganic component occupies 50 mass% or more, preferably 60 mass% or more, more preferably 75 mass% or more.

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、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。   The element constituting this inorganic component is not particularly limited. For example, lithium, beryllium, boron, carbon, sodium, magnesium, aluminum, silicon, phosphorus, sulfur, potassium, calcium, scandium, titanium, vanadium, chromium, Manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, germanium, arsenic, selenium, rubidium, strontium, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, cadmium, indium, tin, antimony, tellurium, cesium, barium, lanthanum, hafnium, Tantalum, tungsten, mercury, thallium, lead, bismuth, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium Mention may be made of thulium, ytterbium, lutetium or the like.

無機成分としては、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、SiO、Al、B、TiO、ZrO、CeO、FeO、Fe、Fe、VO、V、SnO、CdO、LiO、WO、Nb、Ta、In、GeO、PbTi、LiNbO、BaTiO、PbZrO、KTaO、Li、NiFe、SrTiO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、SiO−Alのニ成分から構成することができる。 The inorganic component, for example, there may be mentioned oxides of the elements, specifically, SiO 2, Al 2 O 3 , B 2 O 3, TiO 2, ZrO 2, CeO 2, FeO, Fe 3 O 4, Fe 2 O 3, VO 2, V 2 O 5, SnO 2, CdO, LiO 2, WO 3, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, In 2 O 3, GeO 2, PbTi 4 O 9, LiNbO 3 , BaTiO 3 , PbZrO 3 , KTaO 3 , Li 2 B 4 O 7 , NiFe 2 O 4 , SrTiO 3 and the like. The inorganic component may be composed of one component oxide or may be composed of two or more component oxides. For example, it can be composed of two components of SiO 2 -Al 2 O 3.

本発明の無機系極細繊維は、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る。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の有機成分を含んでいることができる。また、無機系極細繊維内に、無機系又は有機系の微粒子を含んでいてもよい。   The inorganic ultrafine fiber of the present invention can contain an organic component in addition to the inorganic component as described above. For example, it can contain organic components such as silane coupling agents, organic low molecular compounds such as dyes, and organic high molecular compounds such as polymethyl methacrylate. In addition, inorganic or organic fine particles may be included in the inorganic ultrafine fibers.

本発明の無機系極細繊維シートは上述のような無機系極細繊維を主体とするものである。つまり、無機系極細繊維は無機系極細繊維シートの50mass%以上を占め、好ましくは60mass%以上を占め、より好ましくは70mass%以上を占め、更に好ましくは80mass%以上を占め、更に好ましくは90mass%以上を占め、最も好ましくは100mass%、つまり無機系極細繊維のみからなる。無機系極細繊維以外に無機系極細繊維シートを構成することのできる繊維としては、例えば、有機系繊維、平均繊維径が2μmを超える無機系繊維などを挙げることができる。このような繊維が混在していることによって、無機系極細繊維シートの強度や成形性などの各種特性が向上し、広範な用途に適用しやすくなる。   The inorganic ultrafine fiber sheet of the present invention is mainly composed of the inorganic ultrafine fibers as described above. That is, the inorganic ultrafine fiber accounts for 50 mass% or more of the inorganic ultrafine fiber sheet, preferably 60 mass% or more, more preferably 70 mass% or more, still more preferably 80 mass% or more, more preferably 90 mass%. Most preferably, it consists of only 100 mass%, that is, only inorganic extra fine fibers. Examples of fibers that can constitute the inorganic ultrafine fiber sheet in addition to the inorganic ultrafine fibers include organic fibers and inorganic fibers having an average fiber diameter exceeding 2 μm. By mixing such fibers, various properties such as strength and formability of the inorganic ultrafine fiber sheet are improved, and it is easy to apply to a wide range of applications.

本発明の無機系極細繊維シートを構成する無機系極細繊維の繊維径のCV値は0.6以下と、無機系極細繊維の繊維径が揃っているため、樹脂等の含浸性、電気特性の均一性に優れる等の特長がある。このCV値が小さければ小さい程、無機系極細繊維の繊維径が揃っており、前記特性に優れているため、CV値は0.5以下であるのが好ましく、0.4以下であるのが更に好ましい。なお、無機系極細繊維の繊維径が全部同じであれば、標準偏差が0になるため、理想的なCV値は0である。   The fiber diameter CV value of the inorganic ultrafine fiber constituting the inorganic ultrafine fiber sheet of the present invention is 0.6 or less, and the fiber diameter of the inorganic ultrafine fiber is uniform. Features such as excellent uniformity. The smaller the CV value, the more uniform the fiber diameters of the inorganic ultrafine fibers, and the better the characteristics described above. Therefore, the CV value is preferably 0.5 or less, and 0.4 or less. Further preferred. If the fiber diameters of the inorganic ultrafine fibers are all the same, the standard deviation is 0, so the ideal CV value is 0.

このCV値は、無機系極細繊維の繊維径の標準偏差値を、無機系極細繊維の平均繊維径で除した値をいう。なお、標準偏差値は無機系極細繊維100本の繊維径の標準偏差値をいい、次の式により算出される値をいう。
標準偏差={(nΣX−(ΣX))/n(n−1)}1/2
n:測定数(100本)、X:それぞれの無機系極細繊維の繊維径(μm)
The CV value is a value obtained by dividing the standard deviation value of the fiber diameter of the inorganic ultrafine fiber by the average fiber diameter of the inorganic ultrafine fiber. The standard deviation value is a standard deviation value of the fiber diameter of 100 inorganic ultrafine fibers, and is a value calculated by the following equation.
Standard deviation = {(nΣX 2 − (ΣX) 2 ) / n (n−1)} 1/2
n: Number of measurements (100), X: Fiber diameter (μm) of each inorganic ultrafine fiber

本発明の無機系極細繊維シートは嵩高であり、例えば断熱性、樹脂等の含浸性に優れているように、見掛密度が0.1g/cm以下である。見掛密度が小さければ小さい程、嵩高な状態であることができるため、好ましい見掛密度は0.09g/cm以下であり、更に好ましい見掛密度は0.085g/cm以下である。他方で、見掛密度が低すぎると強度的に劣り、取り扱い性が悪くなる傾向があるため、0.05g/cm以上であるのが好ましい。なお、「見掛密度」は目付(g/cm)を厚さ(cm)で除した値を意味し、目付は10cm角の重量を1m角に換算した重量をいい、厚さは10kPa荷重時の値をいう。 The inorganic ultrafine fiber sheet of the present invention is bulky and has an apparent density of 0.1 g / cm 3 or less so as to be excellent in, for example, heat insulating properties and impregnation properties such as resin. The smaller the apparent density is, the more bulky it can be, so the preferred apparent density is 0.09 g / cm 3 or less, and the more preferred apparent density is 0.085 g / cm 3 or less. On the other hand, if the apparent density is too low, the strength is inferior and the handleability tends to be poor, so 0.05 g / cm 3 or more is preferable. The “apparent density” means a value obtained by dividing the basis weight (g / cm 2 ) by the thickness (cm). The basis weight means a weight obtained by converting a weight of 10 cm square to 1 m square, and the thickness is a load of 10 kPa. Time value.

本発明の無機系極細繊維シートは上述のような見掛密度の嵩高なものであるにもかかわらず、少なくとも一方向における単位目付あたりの引張り強さが0.5gf/5mm以上の取り扱い性の優れるものである。この引張り強さが強ければ強い程、取り扱い性に優れているため、0.9gf/5mm以上であるのが好ましく、1gf/5mm以上であるのがより好ましく、1.5gf/5mm以上であるのが更に好ましい。この引張り強さの上限は特に限定するものではないが、5gf/5mmであるのが好ましい。なお、このような引張り強さを示す方向は特に限定するものではないが、一般的に無機系極細繊維シートは長手方向に力を加えて加工又は使用するため、長手方向における単位目付あたりの引張り強さが0.5gf/5mm以上であるのが好ましい。また、単位目付あたりの引張り強さは、幅5mm、長さ40mmに切断した試験片を、小型引張試験機(サーチ社製、品番:TSM01)により、引張り速度1mm/sec.で測定した引張り強さを、目付で除した値をいう。   The inorganic ultrafine fiber sheet of the present invention is excellent in handleability with a tensile strength per unit basis weight of at least 0.5 gf / 5 mm in at least one direction despite the bulkiness of the apparent density as described above. Is. The stronger the tensile strength, the better the handling properties. Therefore, it is preferably 0.9 gf / 5 mm or more, more preferably 1 gf / 5 mm or more, and 1.5 gf / 5 mm or more. Is more preferable. The upper limit of the tensile strength is not particularly limited, but is preferably 5 gf / 5 mm. In addition, although the direction which shows such tensile strength is not specifically limited, In general, since an inorganic type microfiber sheet processes or uses it applying a force to a longitudinal direction, the tension | tensile_strength per unit weight in a longitudinal direction is used. The strength is preferably 0.5 gf / 5 mm or more. In addition, the tensile strength per unit basis weight was determined by using a test piece cut to a width of 5 mm and a length of 40 mm, using a small tensile tester (manufactured by Search Corp., product number: TSM01) at a pulling speed of 1 mm / sec. This is the value obtained by dividing the tensile strength measured in step 1 by the basis weight.

なお、本発明の無機系極細繊維シートは接着剤によることなく、無機系極細繊維の絡合のみによってその形態を維持しているのが好ましい。接着剤を含んでいないことによって、汚染物質の発生を抑えることができたり、耐熱性により優れているなど、付加的な効果があるためである。   In addition, it is preferable that the inorganic ultrafine fiber sheet of this invention is maintaining the form only by the entanglement of an inorganic ultrafine fiber, without using an adhesive agent. This is because the absence of an adhesive can suppress the generation of contaminants and has additional effects such as better heat resistance.

また、本発明の無機系極細繊維シートは前述のような見掛密度、単位目付あたりの引張り強さであれば良く、目付は特に限定するものではないが、5〜200g/mであるのが好ましく、20〜50g/mであるのがより好ましい。更に、無機系極細繊維シートの厚さも特に限定するものではないが、50〜1000μmであるのが好ましく、200〜500μmであるのがより好ましい。 In addition, the inorganic ultrafine fiber sheet of the present invention may have any apparent density and tensile strength per unit basis weight as described above, and the basis weight is not particularly limited, but is 5 to 200 g / m 2 . Is preferable, and it is more preferable that it is 20-50 g / m < 2 >. Furthermore, the thickness of the inorganic ultrafine fiber sheet is not particularly limited, but is preferably 50 to 1000 μm, and more preferably 200 to 500 μm.

以上のように、本発明の無機系極細繊維シートは、嵩高かつ取り扱い性に優れているため、断熱材、繊維強化プラスチック用基材、或いはプリント配線板基材等として好適に使用することができる。   As described above, since the inorganic ultrafine fiber sheet of the present invention is bulky and excellent in handleability, it can be suitably used as a heat insulating material, a fiber-reinforced plastic substrate, a printed wiring board substrate, or the like. .

このような本発明の無機系極細繊維シートは、例えば、(1)無機成分を主体とするゾル溶液を形成する工程、(2)前記ゾル溶液を紡糸空間へ供給する工程、(3)前記供給したゾル溶液に電界を作用させることにより、ゲル化及び繊維化させた無機系ゲル状極細繊維を飛翔させる工程、(4)前記飛翔する無機系ゲル状極細繊維に対して、無機系ゲル状極細繊維とは反対極性のイオンを照射する工程、(5)前記イオンの照射により飛翔力を失った無機系ゲル状極細繊維を集積させる工程、(6)前記集積させた無機系ゲル状極細繊維の集合体を乾燥して、無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体とする工程、(7)前記無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体に対して流体流を噴出して絡合し、シート化する工程、(8)前記絡合した無機系乾燥ゲル状極細繊維シートを焼結して、無機系極細繊維シートとする工程、によって製造することができる。   Such an inorganic microfiber sheet of the present invention includes, for example, (1) a step of forming a sol solution mainly composed of inorganic components, (2) a step of supplying the sol solution to a spinning space, and (3) the supply A step of flying the gelled and fiberized inorganic gel-like ultrafine fiber by applying an electric field to the sol solution, and (4) the inorganic gel-like ultrafine fiber against the flying inorganic gel-like ultrafine fiber. A step of irradiating ions having a polarity opposite to that of the fiber, (5) a step of accumulating the inorganic gel-like ultrafine fibers that have lost flying power due to the irradiation of the ions, and (6) A step of drying the aggregate to form an inorganic dry gel-like ultrafine fiber aggregate; (7) a step of ejecting a fluid stream to the inorganic dry gel-like ultrafine fiber aggregate to form a sheet (8) The intertwined inorganic dry gel The Jo microfibrous sheet by sintering, it is possible to manufacturing process, by which the inorganic microfibrous sheet.

まず、(1)無機成分を主体とするゾル溶液を形成する工程を実施する。このゾル溶液は、前述のような無機系極細繊維を構成する元素を含む化合物を含む原料溶液を、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、主として無機成分からなる。すなわち、無機成分が50mass%以上を占めており、好ましくは60mass%以上、より好ましくは75mass%以上を占めている。   First, (1) a step of forming a sol solution mainly composed of inorganic components is performed. This sol solution can be obtained by hydrolyzing and polycondensing a raw material solution containing a compound containing an element constituting the inorganic ultrafine fiber as described above at a temperature of about 100 ° C. or less. Consists of. That is, the inorganic component occupies 50 mass% or more, preferably 60 mass% or more, more preferably 75 mass% or more.

前記原料溶液の溶媒は、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、又は水を挙げることができる。この原料溶液には、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。更には、原料溶液は無機系又は有機系の微粒子を含んでいてもよい。なお、これらの添加剤や微粒子は、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。なお、加水分解させる温度は、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。   Examples of the solvent for the raw material solution include organic solvents such as alcohols such as ethanol, dimethylformamide, and water. This raw material solution can contain water for hydrolyzing the compound and a catalyst (for example, hydrochloric acid, nitric acid, etc.) that smoothly proceeds the hydrolysis reaction. In addition, a chelating agent that stabilizes the compound contained in the raw material solution, a silane coupling agent for stabilizing the compound, a compound that can impart various functions such as piezoelectricity, adhesive improvement, flexibility, An organic compound (for example, polymethyl methacrylate) for adjusting hardness (fragility), or an additive such as a dye can be included. Furthermore, the raw material solution may contain inorganic or organic fine particles. These additives and fine particles can be added before hydrolysis, during hydrolysis, or after hydrolysis. The temperature for the hydrolysis may be equal to or lower than the boiling point of the solvent used, but the lower the reaction rate, the slower the reaction rate and the easier to form a spinnable sol solution. Since it is difficult for the reaction to proceed even if it is too low, it is preferably 10 ° C. or higher.

なお、化合物を構成する元素は、前述の無機成分を構成する元素と全く同じであることができ、化合物としては、前述の無機成分である前述の元素の酸化物と全く同じであることができ、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。また、ゾル溶液は紡糸空間へ供給でき、平均繊維径が2μm以下の無機系極細繊維を紡糸可能な粘度であれば良く、特に限定するものではないが、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。   The element constituting the compound can be exactly the same as the element constituting the aforementioned inorganic component, and the compound can be exactly the same as the oxide of the aforementioned element which is the aforementioned inorganic component. In addition, it may be composed of one component oxide or may be composed of two or more component oxides. The sol solution may be supplied to the spinning space and has a viscosity capable of spinning an inorganic ultrafine fiber having an average fiber diameter of 2 μm or less, and is not particularly limited, but preferably 0.1 to 100 poise, More preferably, it is 0.5-20 poise, Especially preferably, it is 1-10 poise, Most preferably, it is 1-5 poise.

次いで、(2)前記ゾル溶液を紡糸空間へ供給する工程を実施する。このゾル溶液を紡糸空間へ供給するには、例えば、ノズルからゾル溶液を吐出する方法、ゾル溶液を収容した容器中に回転するノコギリ状歯車を浸漬させ、ノコギリ状歯車の先端部にゾル溶液を付着させる方法、など、従来から公知に方法によりゾル溶液を紡糸空間へ供給することができる。これらの中でもノズルからゾル溶液を吐出する方法であると、吐出量を均一にでき、繊維径の揃った無機系極細繊維を紡糸しやすい、つまり繊維径のCV値が0.6以下の無機系極細繊維シートを製造しやすいため好適である。この好適であるノズルにより吐出する場合、ノズルの直径は平均繊維径が2μm以下の無機系極細繊維を製造しやすいように、0.1〜3mmであるのが好ましい。なお、ノズルから紡糸空間へのゾル溶液の供給を連続的に実施すれば連続した無機系ゲル状極細繊維を形成することができ、ノズルから紡糸空間へのゾル溶液の供給を断続的に実施すれば不連続の、つまり短繊維の無機系ゲル状極細繊維を形成することができる。また、紡糸空間とはゾル溶液をゲル化及び繊維化させる空間で、通常、空気などの気体からなる空間をいう。このように、ゾル溶液を紡糸空間へ供給する場合、後述のイオンの照射によって、ゾル溶液又は無機系ゲル状極細繊維がゾル溶液供給体(例えば、ノズル)に付着して連続生産を妨げることがないように、ゾル溶液供給体から紡糸空間へのゾル溶液供給方向と同じ方向に気体を供給するのが好ましい。   Next, (2) a step of supplying the sol solution to the spinning space is performed. In order to supply the sol solution to the spinning space, for example, a method of discharging the sol solution from a nozzle, a rotating saw-tooth gear is immersed in a container containing the sol solution, and the sol solution is applied to the tip of the saw-tooth gear. The sol solution can be supplied to the spinning space by a conventionally known method such as an adhesion method. Among these, when the sol solution is discharged from the nozzle, the discharge amount can be made uniform, and it is easy to spin inorganic ultrafine fibers with a uniform fiber diameter, that is, the inorganic fiber having a fiber diameter CV value of 0.6 or less. It is suitable because it is easy to produce an ultrafine fiber sheet. When discharging by this suitable nozzle, it is preferable that the diameter of the nozzle is 0.1 to 3 mm so that inorganic fine fibers having an average fiber diameter of 2 μm or less can be easily produced. If the sol solution is continuously supplied from the nozzle to the spinning space, a continuous inorganic gel-like ultrafine fiber can be formed, and the sol solution is intermittently supplied from the nozzle to the spinning space. Thus, discontinuous, that is, short-fiber inorganic gel-like ultrafine fibers can be formed. The spinning space is a space for gelling and fiberizing the sol solution, and usually means a space made of a gas such as air. As described above, when supplying the sol solution to the spinning space, irradiation of ions described later may cause the sol solution or the inorganic gel-like ultrafine fibers to adhere to the sol solution supply body (for example, a nozzle) and prevent continuous production. It is preferable to supply gas in the same direction as the sol solution supply direction from the sol solution supply body to the spinning space.

次いで、(3)前記供給したゾル溶液に電界を作用させることにより、ゲル化及び繊維化させた無機系ゲル状極細繊維を飛翔させる工程を実施する。つまり、ゾル溶液に電界を作用させることによって、ゾル溶液中の溶媒が揮発してゲル化するとともに、電気的に引張られて繊維化した無機系ゲル状極細繊維が飛翔する。この電界は無機系極細繊維の平均繊維径、ゾル溶液の溶媒、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、空気の絶縁破壊を生じさせることなく、平均繊維径が2μm以下の無機系ゲル状極細繊維を形成しやすいように、0.5〜5kV/cmであるのが好ましい。このような電界は、例えば、ゾル溶液供給体(例えば、ノズル)と、ゾル溶液供給体に対向して位置する対向電極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。なお、対向電極としては、コロナ放電用ニードル、コロナ放電用ワイヤ、交流放電素子(例えば、沿面放電素子など)、導電性ネットなどが使用できる。或いは、対向電極として、ゾル溶液供給体と同様のゾル溶液供給体を使用し、つまり、ゾル溶液供給体同士を対向させて使用することもできる。この場合、ゾル溶液の紡糸空間への供給量を倍にすることができる。なお、ゾル溶液供給体がノズルの場合、ノズルが導電性(例えば、金属)の場合にはノズル自体を電極として作用させることができ、ノズルが非導電性の場合にはノズル内部又はゾル溶液供給管内に電極を配置して、ゾル溶液に電界を作用させることができる。   Next, (3) a step of flying the gelled and fiberized inorganic gel-like ultrafine fibers by applying an electric field to the supplied sol solution is performed. That is, by applying an electric field to the sol solution, the solvent in the sol solution volatilizes and gels, and the inorganic gel-like ultrafine fibers that have been electrically pulled to form fibers fly. This electric field varies depending on the average fiber diameter of the inorganic ultrafine fibers, the solvent of the sol solution, the viscosity of the sol solution, etc., and is not particularly limited, but the average fiber diameter is 2 μm without causing air breakdown. It is preferably 0.5 to 5 kV / cm so that the following inorganic gel-like ultrafine fibers can be easily formed. Such an electric field can be applied, for example, by providing a potential difference between a sol solution supply body (for example, a nozzle) and a counter electrode positioned facing the sol solution supply body. As the counter electrode, a corona discharge needle, a corona discharge wire, an AC discharge element (for example, a creeping discharge element), a conductive net, or the like can be used. Alternatively, a sol solution supply similar to the sol solution supply can be used as the counter electrode, that is, the sol solution supply can be used facing each other. In this case, the supply amount of the sol solution to the spinning space can be doubled. When the sol solution supply body is a nozzle, when the nozzle is conductive (for example, metal), the nozzle itself can act as an electrode. When the nozzle is non-conductive, the inside of the nozzle or the sol solution supply An electrode can be placed in the tube to apply an electric field to the sol solution.

次いで、(4)前記飛翔する無機系ゲル状極細繊維に対して、無機系ゲル状極細繊維とは反対極性のイオンを照射する工程を実施する。この工程によって無機系ゲル状極細繊維は電気的な飛翔力を失う。この無機系ゲル状極細繊維とは反対極性のイオンを照射する手段として、例えば、コロナ放電用ニードル、コロナ放電用ワイヤ、交流放電素子(例えば、沿面放電素子など)などを挙げることができる。これらのイオン照射手段は前述のように、対向電極としても作用する。また、イオンを照射する手段として、電離放射線源を使用することもできる。イオン照射手段として、沿面放電素子又は電離放射線源を使用すると、ゾル溶液供給体と対向電極との間の電位差の形成とは独立してイオンを発生させ、照射することができるため、イオンの照射量の制御が容易である。更に、イオン照射手段として、ゾル溶液供給体と同様のゾル溶液供給体を使用することができる。この場合、前述のような効果を奏する。   Next, (4) a step of irradiating the flying inorganic gel-like ultrafine fibers with ions having a polarity opposite to that of the inorganic gel-like ultrafine fibers is performed. By this process, the inorganic gel-like ultrafine fibers lose their electric flying power. Examples of means for irradiating ions having a polarity opposite to that of the inorganic gel-like ultrafine fiber include a corona discharge needle, a corona discharge wire, and an AC discharge element (for example, a creeping discharge element). These ion irradiation means also act as a counter electrode as described above. An ionizing radiation source can also be used as a means for irradiating ions. When a creeping discharge element or ionizing radiation source is used as the ion irradiation means, ions can be generated and irradiated independently of the formation of a potential difference between the sol solution supply body and the counter electrode. Easy to control the amount. Further, a sol solution supply similar to the sol solution supply can be used as the ion irradiation means. In this case, the effects as described above are obtained.

次いで、(5)前記イオンの照射により飛翔力を失った無機系ゲル状極細繊維を集積させる工程を実施する。この工程によって、無機系ゲル状極細繊維の集合体を製造することができるが、飛翔力を失った無機系ゲル状極細繊維を集積させており、電界の作用で引き付けられて集積する訳ではないため、嵩高な状態で集積させることができる。この工程は、例えば、ゾル溶液供給体と対向電極との間に配置した集積体上に、無機系ゲル状極細繊維を集積させる。なお、集積体は無機系ゲル状極細繊維を集積させることができるものであれば良く、特に限定するものではないが、例えば、容器、コンベア、ドラムなどであることができる。また、イオンの照射によって飛翔力を失っているとはいえ、無機系ゲル状極細繊維は惰性で対向電極方向へ飛翔する可能性があるため、集積体と対向する位置に送風機を配置し、確実に無機系ゲル状極細繊維を集積体上に集積させるのが好ましい。また、集積体よりも下流側に配置した吸引装置によって気体を吸引し、無機系ゲル状極細繊維を確実に集積体上に集積させることもできる。このように送風機及び/又は吸引装置を使用する場合には、気体の作用によって無機系ゲル状極細繊維同士が密着してしまい、嵩のないペーパー状となることがないように、適宜、送風又は吸引条件を確認する必要がある。なお、上述の送風機等によって、有機系繊維、平均繊維径が2μmを超える無機系繊維などを供給し、無機系ゲル状極細繊維と混合することもできる。   Next, (5) a step of accumulating inorganic gel-like ultrafine fibers that have lost flying power due to the irradiation of the ions is performed. By this process, an aggregate of inorganic gel-like ultrafine fibers can be produced, but inorganic gel-like ultrafine fibers that have lost flying power are accumulated and are not attracted and accumulated by the action of an electric field. Therefore, it can be accumulated in a bulky state. In this step, for example, inorganic gel-like ultrafine fibers are accumulated on an accumulation body disposed between the sol solution supply body and the counter electrode. The aggregate is not particularly limited as long as it can accumulate inorganic gel-like ultrafine fibers, and can be, for example, a container, a conveyor, a drum, or the like. In addition, although the flying power is lost due to the irradiation of ions, inorganic gel-like ultrafine fibers can coast and fly in the direction of the counter electrode. It is preferable that inorganic gel-like ultrafine fibers are accumulated on the aggregate. Moreover, gas can be attracted | sucked with the suction device arrange | positioned downstream from an accumulation body, and an inorganic type gel-like microfiber can also be reliably accumulated on an accumulation body. When using a blower and / or a suction device in this manner, the inorganic gel-like ultrafine fibers are brought into close contact with each other by the action of gas, and air or It is necessary to check the suction conditions. It should be noted that organic fibers, inorganic fibers having an average fiber diameter exceeding 2 μm, and the like can be supplied and mixed with inorganic gel-like ultrafine fibers by the above-described blower or the like.

次いで、(6)前記集積させた無機系ゲル状極細繊維の集合体を乾燥して、無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体とする工程、を実施する。この乾燥工程における乾燥温度は、次の流体流の噴出工程によって、無機系ゲル状極細繊維が溶解しない温度であれば良く、適宜実験することによって設定できる。一般的には、温度50℃〜300℃で乾燥するのが好ましい。この乾燥は、オーブンやヒーター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。   Next, (6) a step of drying the aggregated inorganic gel-like ultrafine fibers aggregate to form an inorganic dry gel-like ultrafine fiber aggregate is performed. The drying temperature in this drying process should just be the temperature which does not melt | dissolve an inorganic type gel-like ultrafine fiber by the ejection process of the following fluid flow, and can be set by experimenting suitably. Generally, it is preferable to dry at a temperature of 50 ° C to 300 ° C. This drying can be performed by heating with an oven or a heater, and can also be performed by freeze drying or supercritical drying.

次いで、(7)前記無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体に対して流体流を噴出して絡合し、シート化する工程、を実施する。このように、本発明においては、焼結する前のまだ柔軟性のある無機系乾燥ゲル状極細繊維の段階で流体流を噴出して絡合しているため、無機系乾燥ゲル状極細繊維同士を十分に絡合させることができ、結果として、単位目付あたりの引張り強さがあり、取り扱い性に優れる無機系極細繊維シートを製造することができる。この流体流としては、特に限定するものではないが、製造上、取り扱いやすい水流であるのが好ましい。また、流体流の噴出条件は無機系極細繊維シートの見掛密度を0.1g/cmを超える緻密な構造とならない条件であれば良く、特に限定するものではないが、例えば、直径0.05〜0.3mm、ピッチ0.2〜3mmで、一列又は二列以上にノズルを配置したノズルプレートから、圧力が0.1MPa〜50MPaの流体流を無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体に対して噴出すれば良い。このような流体流は1回以上噴出すれば良い。 Next, (7) a step of jetting a fluid flow to the inorganic dry gel-like ultrafine fiber aggregate and intertwining it into a sheet is carried out. As described above, in the present invention, since the fluid flow is ejected and entangled at the stage of the inorganic dry gel-like ultrafine fiber that is still flexible before sintering, the inorganic dry gel-like ultrafine fibers are in contact with each other. Can be sufficiently entangled, and as a result, an inorganic ultrafine fiber sheet having a tensile strength per unit basis weight and excellent in handleability can be produced. The fluid flow is not particularly limited, but is preferably a water flow that is easy to handle in production. The fluid flow ejection conditions are not particularly limited as long as the apparent density of the inorganic ultrafine fiber sheet does not become a dense structure exceeding 0.1 g / cm 3 . From a nozzle plate in which nozzles are arranged in one or more rows at a pitch of 0.5 to 0.3 mm and a pitch of 0.2 to 3 mm, a fluid flow having a pressure of 0.1 MPa to 50 MPa is applied to the inorganic dry gel-like ultrafine fiber assembly. And squirt. Such a fluid flow may be ejected one or more times.

次いで、(8)前記絡合した無機系乾燥ゲル状極細繊維シートを焼結して、無機系極細繊維シートとする工程、を実施して本発明の無機系極細繊維シートを製造することができる。このように本発明においては、無機系乾燥ゲル状極細繊維同士が十分に絡合した状態で焼結しているため、嵩高であるにもかかわらず、取り扱い強度のある無機系極細繊維シートを製造することができる。この工程における焼結温度は無機系乾燥ゲル状極細繊維を構成する無機成分によって変化するため、特に限定するものではないが、一般的には500℃以上で焼結するのが好ましい。なお、無機系乾燥ゲル状極細繊維シートをいきなり焼結温度で焼結すると、無機系乾燥ゲル状極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。   Next, (8) the step of sintering the entangled inorganic dry gel-like ultrafine fiber sheet to form an inorganic ultrafine fiber sheet can be carried out to produce the inorganic ultrafine fiber sheet of the present invention. . As described above, in the present invention, since the inorganic dry gel-like ultrafine fibers are sintered in a sufficiently intertwined state, an inorganic ultrafine fiber sheet having a handling strength is produced in spite of being bulky. can do. Since the sintering temperature in this step varies depending on the inorganic component constituting the inorganic dry gel-like ultrafine fiber, it is not particularly limited, but it is generally preferable to sinter at 500 ° C. or higher. In addition, if the inorganic dry gel-like ultrafine fiber sheet is suddenly sintered at the sintering temperature, the inorganic dry gel-like ultrafine fiber may be suddenly contracted and damaged. Sintering is preferred.

以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
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。
Example 1
Tetraethoxysilane as a metal compound, ethanol as a solvent, water for hydrolysis, and 1N hydrochloric acid as a catalyst were mixed at a molar ratio of 1: 5: 2: 0.003 at a temperature of 78 ° C. for 15 hours. The solvent was removed by a rotary evaporator and then heated to a temperature of 60 ° C. to form a sol solution having a viscosity of about 2 poise.

次いで、内径が0.4mmのステンレス製ノズルを5cm間隔で一列に配置したノズル群に、ポンプによりノズル1本あたり1mL/時間でゾル溶液を供給し、各ノズルからゾル溶液を連続的に押し出すとともに、押し出し方向と同じ方向に風速10cm/sec.の空気を供給した。同時に、各ノズルに電圧(−15kV)を印加するとともに、ノズルの先端と150mmだけ離れた場所に位置する、対向電極かつイオン照射手段である沿面放電素子に周波数50Hz、電圧5kVピークの交流電圧を印加し、前記押し出したゾル溶液に電界(1kV/cm)を作用させることによって、ゲル化及び繊維化させ、飛翔する無機系ゲル状極細繊維にイオンを照射して、無機系ゲル状極細繊維の飛翔力を喪失させた。そして、ノズルと沿面放電素子との間に、無機系ゲル状極細繊維の飛翔方向に対して直角方向から、風速10cm/sec.の空気を供給し、沿面放電素子の下方に位置する吸引ボックス(間口:たて15cm、よこ50cm)により風速10cm/sec.で吸引するとともに、吸引ボックス上に配置したメッシュコンベアを移動させ、メッシュコンベア上に無機系ゲル状極細繊維を集積させた。なお、沿面放電素子としては、ガラス管(外径:10mm、内径:8mm、長さ:700mm)の内壁面に導電加工を施すとともに、放電電極としてステンレスワイヤー(直径:30μm、長さ:650mm)を、ガラス管の外壁面に、ガラス管の長手方向に沿って1本設置したものを使用し、内壁面側に交流電圧を印加し、外壁面側の放電電極をアースした。また、ノズル群は沿面放電素子の長手方向とノズルの配置方向とが一致するように配置した。   Next, a sol solution is supplied at a rate of 1 mL / hour per nozzle to a nozzle group in which stainless steel nozzles having an inner diameter of 0.4 mm are arranged in a line at intervals of 5 cm, and the sol solution is continuously extruded from each nozzle. The wind speed is 10 cm / sec. In the same direction as the extrusion direction. The air was supplied. At the same time, a voltage (−15 kV) is applied to each nozzle, and an AC voltage with a frequency of 50 Hz and a voltage of 5 kV peak is applied to the creeping discharge element which is a counter electrode and an ion irradiation means, which is located 150 mm away from the nozzle tip By applying an electric field (1 kV / cm) to the extruded sol solution, gelling and fiberizing, and irradiating ions to the flying inorganic gel-like ultrafine fibers, the inorganic gel-like ultrafine fibers Lost flying power. Then, between the nozzle and the creeping discharge element, the wind speed is 10 cm / sec. From the direction perpendicular to the flying direction of the inorganic gel-like ultrafine fibers. Of air, and a wind speed of 10 cm / sec. By a suction box (frontage: 15 cm long, 50 cm wide) located below the creeping discharge element. At the same time, the mesh conveyor arranged on the suction box was moved, and the inorganic gel-like ultrafine fibers were accumulated on the mesh conveyor. As a creeping discharge element, the inner wall surface of a glass tube (outer diameter: 10 mm, inner diameter: 8 mm, length: 700 mm) is subjected to conductive processing, and a stainless steel wire (diameter: 30 μm, length: 650 mm) is used as a discharge electrode. Was used on the outer wall surface of the glass tube along the longitudinal direction of the glass tube, an AC voltage was applied to the inner wall surface, and the discharge electrode on the outer wall surface was grounded. Further, the nozzle group was arranged so that the longitudinal direction of the creeping discharge element and the arrangement direction of the nozzle coincided.

次いで、集積させた無機系ゲル状極細繊維の集合体を、温度300℃に設定したオーブンにより1時間乾燥して、無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体を製造した。   Next, the aggregate of the inorganic gel-like ultrafine fibers thus collected was dried in an oven set at a temperature of 300 ° C. for 1 hour to produce an inorganic dry gel-like ultrafine fiber aggregate.

次いで、この無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体を80メッシュの平織ネット上に載置し、5m/min.で搬送しながら、直径が0.13mmのノズルを0.6mmピッチで2列配置したノズルプレート(平織ネットとの離間距離:20mm)から圧力980kPaの水流を無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体の片面に、1回噴出して絡合させた。   Next, this inorganic dry gel-like ultrafine fiber assembly was placed on an 80-mesh plain weave net, and 5 m / min. A water flow with a pressure of 980 kPa is transferred from a nozzle plate (separated distance from the plain weave net: 20 mm) in which two nozzles having a diameter of 0.13 mm are arranged at a pitch of 0.6 mm while being transported by an inorganic dry gel-like ultrafine fiber assembly. One side was ejected once and entangled.

そして、絡合させた無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体を室温から昇温速度200℃/時間で昇温させ、温度800℃で2時間焼結し、完全にガラス化させて、石英ガラス極細繊維のみからなり、絡合のみによって形態を維持した無機系極細繊維シートを製造した。この無機系極細繊維シートの物性は表1に示す通りであった。   Then, the entangled inorganic dry gel-like ultrafine fiber aggregate is heated from room temperature at a heating rate of 200 ° C./hour, sintered at a temperature of 800 ° C. for 2 hours, completely vitrified, and quartz glass ultrafine An inorganic extra-fine fiber sheet consisting only of fibers and maintaining the form only by entanglement was produced. The physical properties of this inorganic ultrafine fiber sheet were as shown in Table 1.

Figure 2007217836
#:長手方向における単位目付あたりの引張り強さ
Figure 2007217836
#: Tensile strength per unit weight in the longitudinal direction

(実施例2)
水流の圧力を1.47MPaとしたこと以外は実施例1と全く同様にして、石英ガラス極細繊維のみからなり、絡合のみによって形態を維持した無機系極細繊維シートを製造した。この無機系極細繊維シートの物性は表1に示す通りであった。
(Example 2)
Except that the pressure of the water flow was 1.47 MPa, an inorganic ultrafine fiber sheet made only of quartz glass ultrafine fibers and maintained in shape only by entanglement was produced in the same manner as in Example 1. The physical properties of this inorganic ultrafine fiber sheet were as shown in Table 1.

(実施例3)
水流の圧力を2.94MPaとしたこと以外は実施例1と全く同様にして、石英ガラス極細繊維のみからなり、絡合のみによって形態を維持した無機系極細繊維シートを製造した。この無機系極細繊維シートの物性は表1に示す通りであった。
(Example 3)
Except that the water flow pressure was 2.94 MPa, an inorganic ultrafine fiber sheet made only of quartz glass ultrafine fibers and maintained in shape only by entanglement was produced in the same manner as in Example 1. The physical properties of this inorganic ultrafine fiber sheet were as shown in Table 1.

(実施例4)
水流の圧力を490kPaとしたこと以外は実施例1と全く同様にして、石英ガラス極細繊維のみからなり、絡合のみによって形態を維持した無機系極細繊維シートを製造した。この無機系極細繊維シートの物性は表1に示す通りであった。
Example 4
Except that the pressure of the water flow was 490 kPa, an inorganic ultrafine fiber sheet made of only quartz glass ultrafine fibers and maintaining the form only by entanglement was produced in the same manner as in Example 1. The physical properties of this inorganic ultrafine fiber sheet were as shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1と全く同様にして製造した集積させた無機系ゲル状極細繊維の集合体を、室温から昇温速度200℃/時間で昇温させ、温度800℃で2時間焼結し、完全にガラス化させて、石英ガラス極細繊維のみからなる無機系極細繊維シートを製造した。この無機系極細繊維シートの物性は表1に示す通りであった。
(Comparative Example 1)
The aggregate of the collected inorganic gel-like ultrafine fibers produced in exactly the same manner as in Example 1 was heated from room temperature at a heating rate of 200 ° C./hour, sintered at a temperature of 800 ° C. for 2 hours, and completely By vitrification, an inorganic ultrafine fiber sheet made only of quartz glass ultrafine fibers was produced. The physical properties of this inorganic ultrafine fiber sheet were as shown in Table 1.

(比較例2)
実施例1と全く同様にしてゾル溶液を形成した。
(Comparative Example 2)
A sol solution was formed in exactly the same manner as in Example 1.

次いで、内径が0.4mmのステンレス製ノズル(1本)に、ポンプにより1mL/時間でゾル溶液を供給し、ノズルからゾル溶液を連続的に押し出した。同時に、ノズルに電圧(−20kV)を印加するとともに、ノズルの先端と100mmだけ離れた位置に位置する、対向電極であるステンレス製ドラムをアースし、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、ゲル化及び繊維化させ、無機系ゲル状極細繊維をステンレス製ドラムへ向かって飛翔させ、ステンレス製ドラム上に無機系ゲル状極細繊維を集積させた。なお、ノズルはゾル溶液を押し出すとともに、ドラムの軸方向と同じ方向に20cmの幅で往復移動させた。   Next, the sol solution was supplied to a stainless steel nozzle (one) having an inner diameter of 0.4 mm at a rate of 1 mL / hour by a pump, and the sol solution was continuously extruded from the nozzle. At the same time, a voltage (−20 kV) is applied to the nozzle, and a stainless steel drum as a counter electrode, which is located 100 mm away from the tip of the nozzle, is grounded, and an electric field (2 kV / cm) is applied to the extruded sol solution. Was made to gel and fiber, the inorganic gel-like ultrafine fibers were allowed to fly toward the stainless steel drum, and the inorganic gel-like ultrafine fibers were accumulated on the stainless steel drum. The nozzle pushed out the sol solution and reciprocated with a width of 20 cm in the same direction as the axial direction of the drum.

次いで、集積させた無機系ゲル状極細繊維の集合体を、室温から昇温速度200℃/時間で昇温させ、温度800℃で2時間焼結し、完全にガラス化させて、石英ガラス極細繊維のみからなる無機系極細繊維シートを製造した。この無機系極細繊維シートの物性は表1に示す通りであった。   Next, the aggregate of the collected inorganic gel-like ultrafine fibers is heated from room temperature at a heating rate of 200 ° C./hour, sintered at a temperature of 800 ° C. for 2 hours, completely vitrified, and the quartz glass ultrafine fiber is obtained. An inorganic extra-fine fiber sheet consisting only of fibers was produced. The physical properties of this inorganic ultrafine fiber sheet were as shown in Table 1.

表1から明らかなように、本発明の無機系極細繊維シートは見掛密度が0.084g/cm以下と嵩高であるにもかかわらず、単位目付あたりの引張り強さが0.82gf/5mm幅以上の取り扱い性に優れるものであった。そのため、本発明の無機系極細繊維シートは断熱材、繊維強化プラスチック用基材等として好適なものであった。
As is apparent from Table 1, the inorganic ultrafine fiber sheet of the present invention has a bulk strength of 0.82 gf / 5 mm per unit weight despite the apparent density of 0.084 g / cm 3 or less and bulkiness. It was excellent in handleability beyond the width. Therefore, the inorganic ultrafine fiber sheet of the present invention was suitable as a heat insulating material, a fiber reinforced plastic substrate, and the like.

Claims (3)

平均繊維径が2μm以下の無機系極細繊維を主体とし、前記無機系極細繊維の繊維径のCV値が0.6以下である無機系極細繊維シートであり、前記無機系極細繊維シートの見掛密度が0.1g/cm以下、かつ少なくとも一方向における単位目付あたりの引張り強さが0.5gf/5mm幅以上であることを特徴とする、無機系極細繊維シート。 An inorganic ultrafine fiber sheet mainly composed of inorganic ultrafine fibers having an average fiber diameter of 2 μm or less, and a CV value of the fiber diameter of the inorganic ultrafine fibers being 0.6 or less, and the appearance of the inorganic ultrafine fiber sheet An inorganic ultrafine fiber sheet having a density of 0.1 g / cm 3 or less and a tensile strength per unit weight in at least one direction of 0.5 gf / 5 mm width or more. 無機系極細繊維のみからなることを特徴とする、請求項1記載の無機系極細繊維シート。 The inorganic ultrafine fiber sheet according to claim 1, comprising only inorganic ultrafine fibers. (1)無機成分を主体とするゾル溶液を形成する工程、
(2)前記ゾル溶液を紡糸空間へ供給する工程、
(3)前記供給したゾル溶液に電界を作用させることにより、ゲル化及び繊維化させた無機系ゲル状極細繊維を飛翔させる工程、
(4)前記飛翔する無機系ゲル状極細繊維に対して、無機系ゲル状極細繊維とは反対極性のイオンを照射する工程、
(5)前記イオンの照射により飛翔力を失った無機系ゲル状極細繊維を集積させる工程、
(6)前記集積させた無機系ゲル状極細繊維の集合体を乾燥して、無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体とする工程、
(7)前記無機系乾燥ゲル状極細繊維集合体に対して流体流を噴出して絡合し、シート化する工程、
(8)前記絡合した無機系乾燥ゲル状極細繊維シートを焼結して、無機系極細繊維シートとする工程、
とを含むことを特徴とする、無機系極細繊維シートの製造方法。
(1) a step of forming a sol solution mainly composed of inorganic components;
(2) supplying the sol solution to a spinning space;
(3) a step of flying inorganic gel-like ultrafine fibers that have been gelled and fiberized by applying an electric field to the supplied sol solution;
(4) A step of irradiating the flying inorganic gel-like ultrafine fibers with ions having a polarity opposite to that of the inorganic gel-like ultrafine fibers,
(5) a step of accumulating inorganic gel-like ultrafine fibers that have lost flying power due to irradiation of the ions;
(6) A step of drying the aggregated inorganic gel-like ultrafine fiber aggregate to obtain an inorganic dry gel-like ultrafine fiber aggregate,
(7) A step of ejecting a fluid flow to the inorganic dry gel-like ultrafine fiber aggregate and intertwining it into a sheet,
(8) Sintering the entangled inorganic dry gel-like ultrafine fiber sheet to form an inorganic ultrafine fiber sheet;
The manufacturing method of an inorganic type ultrafine fiber sheet characterized by including these.
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