JP2021519872A - 活性化多孔質繊維およびそれを含む製品 - Google Patents

Abstract

少なくとも５ｍ２／ｇの表面積を有する無機繊維と、無機繊維に組み込まれた、および／または無機繊維の少なくとも一部に適用された活性剤とを含む組成物。組成物を含む製品には、繊維集合体、複合材料、フィルター要素、触媒要素、排気ガス処理装置および他の排気システム構成要素、ならびに紙が含まれ得る。【選択図】図６

Description

この出願は、２０１８年４月４日に出願された米国仮特許出願第６２／６５２，５５１号の優先権を主張し、その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は、多孔質無機繊維および無機繊維の少なくとも一部に組み込まれるおよび／または適用される活性剤を含む活性化繊維組成物、および活性化繊維組成物を含む製品形態に関する。

多くの製造、工業、その他の過程では、環境に排出する前にある程度処理する必要のある廃ガスが発生する。例えば、発電は、炭素ベースの燃料を燃焼させて熱を発生させることによって行われることがあり、それは蒸気タービンを介して電気に変換することができる。同様に、コンクリートやガラスの製造工場では、製造過程の一環として燃料を燃焼させて熱を発生させる。さらに、多くのシステムで使用され得る内燃機関は、ガソリンまたはディーゼル燃料などの燃料を燃焼させることによって電気および／または動力を生成する。これらの過程はすべて、環境に排出する前にある程度処理しなければならない廃ガスを生成することができる。

これらの排ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物、塩化水素、フッ化水素、ヒ素、ホウ素、鉛、水銀、およびその他の有害ガス（たとえば、未燃炭化水素（「ＨＣ」）および揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」））および／または粒子を含み得る。排ガスのこれらの望ましくない成分のいくつかまたはすべては、様々な従来の技術によって除去することができ、それらの多くは、環境に排出する前に望ましくない成分を物理的に除去および／または化学的に変化させる可能性のあるフィルターおよび／または触媒支持体を含む。

これらの削減のプロセスを実施するための従来の構成要素の多くは欠点がある。例えば、特定の状況において、セラミックハニカムフィルター／触媒支持体は、排気ガス中に見られる望ましくない成分を除去および／または化学的に修飾するために使用される。これらの支持体は、望ましくないほど重く、耐熱性が低く、および／または設置および／または操作に費用がかかる可能性がある。

環境に排出する前に処理しなければならない排ガスを生成する工業過程の例は、流動接触分解（「ＦＣＣ」）である。ＦＣＣ過程は、高分子量の炭化水素をガソリンやオレフィンなどのより価値のある短鎖炭化水素基に変換するために使用される。ＦＣＣ過程は、蒸気の生成、原料の加熱、および触媒の再生に大量のエネルギーを消費する。ＦＣＣ過程は、原料を触媒し、触媒支持材料を再生するために必要なエネルギー量を低減し得る低コストの触媒支持材料、ならびにＦＣＣ過程によって生成される廃ガスを処理する効率を高める材料から利益を得るであろう。

他の工業過程も、次のような改良された触媒支持材料から恩恵を受ける可能性があり、例えば、アルミナ上で銀触媒を使用したエチレンオキシドの合成；アルミナ上でモリブデン−コバルト触媒を使用した石油の脱硫；ニッケル/白金触媒を使用したベンゼンのシクロヘキサンへの水素化；ニッケル触媒を使用した合成化ガス（「合成ガス」）の製造；アルミナ上で白金およびレニウム触媒を使用したナフサの改質；アルミナ上に銀触媒を使用したエポキシエタンの製造；または、バナジウム触媒を使用した硫酸の製造。

必要なのは、廃ガス処理システムおよび他の製造／工業過程のための軽量、高温耐性、低コストおよび／またはエネルギー効率の高い構成要素を製造するために多くの異なる製品形態で使用できる組成物である。そのような組成物および／または製品形態は、球、粉末などの既存のセラミック基板をそのような組成物／製品形態で置き換えることができる可能性がある。

主題の実施形態は、例示のみを目的とする添付の図面を参照して開示されている。 主題は、その適用において、構造の詳細または図面に示されている構成要素の配置に限定されない。同様の参照番号は、特に明記しない限り、同様のコンポーネントを示すために使用される。
図１Ａは、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図１Ｂは、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図１Ｃは、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図１Ｄは、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図１Ｅは、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図１Ｆは、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図１Ｇは、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図１Ｈは、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図２は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図３は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む排気システムの例示的な実施形態である。 図４は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図５は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図６は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図７は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図８は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図９は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図１０は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図１１は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む製品形態の例示的な実施形態である。 図１２Ａは、従来のセラミックハニカムフィルターの写真である。 図１２Ｂは、従来のセラミックハニカムフィルターの写真である。 図１３は、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すセラミックハニカムフィルターの背圧発生を示すグラフである。 図１４Ａは、実施例１の結果を要約したグラフである。 図１４Ｂは、実施例１の結果を要約したグラフである。 図１５Ａは、実施例２の結果を要約したグラフである。 図１５Ｂは、実施例２の結果を要約したグラフである。 図１６Ａは、実施例３の結果を要約したグラフである。 図１６Ａは、実施例３の結果を要約したグラフである。

多孔性無機繊維および無機繊維の少なくとも一部に組み込まれるおよび／または適用される活性剤を含む活性化繊維組成物が提供される。特定の実施形態では、活性化繊維組成物は、（ａ）（ｉ）少なくとも５ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも５容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．００５ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有する無機繊維、および、（ｂ）無機繊維の少なくとも一部に組み込まれたおよび／または適用された活性剤を含み得る。

本明細書に開示される活性化繊維組成物を含む様々な製品形態も提供される。製品形態には、繊維集合体、複合材料、フィルター要素、触媒要素、排気システムの構成要素、触媒支持材料、紙、毛布、マット、フェルト、繊維、フィルムなどが含まれ得るが、これらに限定されない。

活性化繊維組成物および得られる製品形態は、従来の製品形態と比較して利点を提供する。例えば、セラミックハニカムフィルター／触媒支持体は、重く、取り扱いおよび設置中に損傷を受けやすく、温度耐性が比較的低く、比較的高価である可能性がある。本明細書に開示される活性化繊維組成物から作製されるフィルター要素／触媒要素は、従来のセラミックハニカム製品よりも軽量であり、損傷を受けにくく、より高い温度耐性を有し、および／またはより安価であり得る。これらの利点は、本明細書に開示される他の製品形態、ならびに本明細書に開示される活性化繊維組成物から作製され得る多くの製品形態に等しく適用される。

本明細書に開示される組成物の重量パーセントに関して、組成物の総重量パーセントは１００％を超えることはできないことが理解されよう。例えば、５重量％〜９４重量％の成分Ｘ、０〜５５重量％を超える成分Ｙ、および０〜８５重量％を超える成分Ｚを含む組成物は、１００重量％を超えず、各成分の量は、全組成物の１００重量％を超えないように、各成分の所望の量を含むように調整される。

値の範囲が本開示に記載されている場合（「Ｘ〜Ｙ」、「少なくともＸ」、または「最大でＹ」などであるが、これらに限定されない）、終点を含む範囲内のすべての値は、関連する特性の可能な値として、またはより狭い範囲の可能な代替の最小値および/または最大値として記述および開示されたと見なされる（もちろん、最小値は特定の範囲の最大値を超えない）。例えば、「１〜１０」の範囲は、１から１０までの連続体に沿ったすべての可能な数を示すものとして読まれるべきである。発明者は、範囲内のありとあらゆる値が指定されたものとみなされ、発明者は範囲全体および範囲内のすべての値を所有している。代替値および／またはより狭い範囲が本明細書に明示的に記載され得るが、本開示は、この段落に記載された理解に従って、具体的に開示される値および／または範囲のみに限定されると解釈されるべきではない。

多孔質無機繊維
無機繊維は、単独でまたは組み合わせて、１つ以上のタイプの無機繊維を含み得る。それらの物理的特性を維持しながら、多孔質にすることができ、活性剤を含む任意の無機繊維を使用することができる。特定の実施形態では、無機繊維は、無機酸化物繊維、セラミック繊維、耐火性セラミック繊維、多結晶ウール繊維、アルミナ繊維、高アルミナ繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、ベーマイト繊維、低生体持続性繊維、アルカリ土類ケイ酸塩繊維、カルシア−アルミナ繊維、ジルコニア繊維、またはチタニア繊維のうち少なくとも１つを含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、無機繊維を製造するための任意の既知の方法によって製造されることができる。特定の実施形態では、無機繊維は、ゾル−ゲルプロセスを介して製造されてもよい。例示的なゾル−ゲル繊維製造プロセスは、以下を含む。
● 必要に応じて、目的の金属塩または化合物の比率を含む溶液またはゾルを形成する工程。
● 繊維化に必要なレオロジーを提供するために、有機ポリマーなどの紡糸助剤を溶液またはゾルに含める工程。
● 最終生成物に望ましいと思われるその他の材料（これらに限定されないが、性能向上のための相変化抑制剤または金属酸化物粉末；本明細書に記載の少なくとも１つの活性剤；および／または無機繊維への活性剤の接着を改善するためのドーパントを含む）を溶液またはゾルに含める工程。
● これらに限定されないが、
○ 「スピニング」と呼ばれる、遠心力で繊維に押し出すことができる回転ディスクに溶液またはゾルを提供する工程；
○ 溶液またはゾルを押し出しノズル（またはそのアセンブリ）に提供し、溶液またはゾルを、減衰空気流の有無にかかわらず、連続または不連続繊維として押し出す工程；および、
○ 電界紡糸する工程
を含む、確立された繊維化方法によって、溶液またはゾルから得られた材料を繊維化する工程。
● 得られた繊維を乾燥および焼成工程にかけ、水、残留有機成分、および揮発性塩陰イオンを除去する工程。
● 繊維をさらに熱処理して結晶構造を発達させる工程。

液体を回転させるために任意の手段を使用することができる。例えば、紡糸液は、その周面に複数のノズルオリフィスを有するシリンダーの形態で遠心排出紡糸機に配置することができる。紡糸機を高速で回転させると、紡糸液がノズルオリフィスから乾燥雰囲気に排出され、液体が繊維状に変化する。その後、得られた繊維材料を乾燥させて水を除去し、か焼する、すなわち、シリカ繊維の場合、高温、例えば、７００℃〜１５００℃で加熱して、多結晶繊維を生成する。繊維は、５〜２００ｍ^２／ｇのオーダーのＢＥＴ表面積、特定の実施形態では、６０〜１４０ｍ^２／ｇの範囲、および５％〜６０％の気孔率を有し得る。

あるいは、液体は、ノズルオリフィスを有する容器に入れられ、容器の下に位置する急速に回転するディスク上に落下することができる。その結果、落下する紡糸溶液は乾燥雰囲気に吹き飛ばされ、それによって紡糸または繊維状に変換される。得られた繊維は、前述のように乾燥および加熱される。別の例では、液体は、ノズルオリフィスを有する容器に入れられ、横方向に高速ガス流を供給しながら落下させられる。その結果、落下する紡糸液は乾燥雰囲気に吹き飛ばされ、繊維状に変化する。

溶液を開口部に強制的に通す前に、溶液を３０℃〜４０℃に加熱することができる。事前の加熱により、溶媒の急速な気化が可能になり、したがって、酸化物前駆体がより迅速に繊維形態をとるようになる。

これらのゾルゲル法は、シロキサンなどの非イオン性界面活性剤を含む水性ゾルを使用することにより、制御された多孔性を導入する。これにより、緑色繊維にミセルが導入され、最終的な焼成繊維構造に制御された寸法の細孔が残る。

特定の実施形態では、紡糸温度は２５℃であり得、界面活性剤は、４５℃未満の紡糸溶液中の曇点を有し得る。紡糸温度が上昇すると、界面活性剤の許容可能な曇点が上昇する。たとえば、紡糸温度が５０℃の場合、界面活性剤の曇点は７０℃未満になる。特定の実施形態では、界面活性剤の曇点は、紡糸温度より少なくとも５℃高く、紡糸温度より１５℃よりは高くない。

本明細書で使用される「紡糸温度」という用語は、繊維形成プロセスの押し出しおよびドローダウン（伸長）段階の間に紡糸溶液またはゾルが到達する最高温度を意味する。したがって、加熱された環境への溶液またはゾルの押し出しは、緑色繊維へのドローダウン（伸長）中に溶液またはゾルの温度の上昇をもたらす。このような場合の紡糸温度は、ドローダウン（伸長）が完了する前に溶液またはゾル（緑色繊維）が到達する最高温度である。紡糸温度は、減衰空気の湿球温度である可能性がある。

本明細書で言及される「界面活性剤の曇点」は、加熱されたときに界面活性剤を含む紡糸溶液が曇る温度である。非イオン性界面活性剤の水溶液は、加熱すると曇る。これらの曇点は、１０ｍｌの溶液が入った沸騰管を冷撹拌水浴に浸し、毎分１℃の速度で加熱することによって決定される。チューブ内の溶液は、スパチュラで撹拌しないか、非常に穏やかに（気泡を避けるために）撹拌する。溶液は１〜２℃以内の狭い温度範囲で曇ってしまい、曇った温度または曇点が記録される場合がある。

いくつかの化学タイプの界面活性剤を使用することができ、そのような化学タイプの例は、アルキルエトキシレート、アルキルフェニル−エトキシレート、ポリプロピレンオキシド−ポリエチレンオキシドブロックコポリマー、櫛形シロキサン−ポリエトキシレートコポリマーおよびポリエトキシル化アミンである。界面活性剤のこれらの化学クラスのそれぞれの中に、曇点が高すぎてプロセスで有用ではないもの、ならびにプロセスで有用であるものがあり得ることが理解されよう。ただし、界面活性剤の曇点を測定して、プロセスでの使用に適しているかどうかを判断するのは、簡単な日常的な実験の問題である。適切な曇点を提供するために、界面活性剤のブレンドまたは混合物を使用することができる。

紡糸溶液に使用される界面活性剤の量は、広い範囲内で変動し得るが、通常、紡糸溶液に基づいて少なくとも１重量％である。界面活性剤の量は、溶液の１重量％〜１５重量％であり得、特定の実施形態では、溶液の３重量％〜１０重量％であり得る。

紡糸溶液またはゾルは、界面活性剤に加えて、繊維の安定化および／または焼結添加剤の前駆体を含み得る。任意の実施形態において、界面活性剤は、それ自体、得られる繊維中の相安定剤または焼結剤の供給源であり得る。例えば、界面活性剤としてシロキサン共重合体を使用すると、後者が加熱されて酸化ケイ素前駆体が繊維を構成するシリカに分解されるときに、繊維中にシリカが形成される。したがって、前駆体が紡糸溶液またはゾルに組み込まれ得る安定剤は、シリカ繊維用のシリカゾルなどのシリカである。

繊維前駆体のか焼は、低温（例えば、１５０℃）で開始され、最終的な高温条件（例えば、７００℃〜１５００℃）まで増加して、繊維が耐熱性および／または十分な機械的強度を有することを確実にする。熱処理炉内の異なる雰囲気を使用して、炉に蒸気を追加するなどして、熱処理プロセスをサポートすることができる。異なる加熱速度（「ランプ速度」と呼ばれることもある）を使用したり、一定の温度を一定時間保持したりすると、繊維内の結晶子の濃度やサイズを変更するなどして、か焼プロセスに影響を与える可能性がある。米国特許第３，９５０，４７８号は、この点に関する情報を提供し、その開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

完成した無機繊維に存在する微結晶の濃度およびサイズは、結晶成長阻害剤を添加することによって、および／または所望の結晶学を有する核形成「シード」を添加することによっても制御することができる。特定の実施形態では、これは、表面エネルギーが低くなることを保証し、表面酸性度を最大化しながら、多孔性を維持するように結晶学的組成を制御することを含み得る。結晶成長阻害剤には、粒界の動きを防ぎ、したがって大きな結晶の形成を防ぐ微粒子が含まれる場合がある（「ゼナーピンニング」として知られている）。特定の実施形態では、シリカ、マグネシア、ジルコニア、および／またはイットリアの粒子を、アルミナ繊維の結晶成長阻害剤として使用することができる。特定の実施形態では、アルミナ、マグネシア、および／またはイットリアの粒子を、ジルコニア繊維の結晶成長阻害剤として使用することができる。特定の実施形態において、リン酸塩は、チタニア繊維における結晶成長阻害剤として使用され得る。所望の結晶学を有する核形成シードは、標的結晶相の活性化エネルギーを低下させ、それにより、か焼中の繊維中の標的結晶相の優先的な成長を促進し得る。特定の実施形態では、低濃度の鉄、銅、および／または結晶性アルミナは、アルミナ繊維の結晶学的成長を促進し得る。特定の実施形態では、低濃度のルチルチタニアおよび／またはトール石は、ジルコニア繊維の結晶学的成長を促進し得る。これらの実施形態において、「低濃度」は、１重量パーセント未満、例えば、０．１重量％以下を意味し得る。

特定の実施形態において、無機繊維はセラミック繊維を含み得る。限定されないが、適切なセラミック繊維には、アルミナ繊維、アルミノ−ケイ酸塩繊維、アルミナ−ボリア−ケイ酸塩繊維、アルミナ−ジルコニア−ケイ酸塩繊維、ジルコニア−ケイ酸塩繊維、ジルコニア繊維および同様の繊維が含まれる。適切なアルミナケイ酸塩セラミック繊維は、登録商標ＦＩＢＥＲＦＲＡＸの下でＵｎｉｆｒａｘ ＩＬＬ（トナワンダ、ニューヨーク州、米国）から市販されている。ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ耐火セラミック繊維には、４５〜７５重量パーセントのアルミナと２５〜５５重量パーセントのシリカの繊維化生成物が含まれる。ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ繊維は、最大１５４０℃の動作温度と最大１８７０℃の融点を示す。

特定の実施形態において、アルミノ−ケイ酸塩繊維は、４０重量パーセント〜６０重量パーセントのＡ１_２Ｏ_３および６０重量パーセント〜４０重量パーセントのＳｉＯ_２；５０重量パーセントのＡ１_２Ｏ_３および５０重量パーセントのＳｉＯ_２；３０重量パーセントのＡ１_２Ｏ_３および７０重量パーセントのＳｉＯ_２；４５〜５１重量パーセントのＡ１_２Ｏ_３および４６〜５２重量パーセントのＳｉＯ_２；または、３０〜７０重量パーセントのＡ１_２Ｏ_３および３０〜７０重量パーセントのＳｉＯ_２を含み得る。

特定の実施形態において、無機繊維は、６４重量パーセント〜６６重量パーセントのＳｉＯ_２、２４重量パーセント〜２５重量パーセントのＡ１_２Ｏ_３、および９重量パーセント〜１０重量パーセントのＭｇＯを含むアルミノ−シリカ−マグネシアガラス繊維を含み得る。

限定されないが、低生体持続性繊維の適切な例には、米国特許第６，９５３，７５７号、第６，０３０，９１０号、第６，０２５，２８８号、第５，８７４，３７５号、第５，５８５，３１２号、第５，３３２，６９９号、第５，７１４，４２１号、第７，２５９，１１８号、第７，１５３，７９６号、第６，８６１，３８１号、第５，９５５，３８９号、第５，９２８，９７５号、第５，８２１，１８３号、および第５，８１１，３６０号に開示されている繊維が含まれる。その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

適切な低生体持続性繊維には、カルシア−マグネシア−ケイ酸塩繊維またはマグネシア−ケイ酸塩繊維、カルシア−アルミネート繊維、ポタシア−カルシア−アルミネート繊維、ポタシア−アルミナ−ケイ酸塩繊維、またはソディア−アルミナ−ケイ酸塩繊維などのアルカリ土類ケイ酸塩繊維が含まれるが、これらに限定されない。

特定の実施形態では、アルカリ土類ケイ酸塩繊維は、マグネシウムとシリカの酸化物の混合物の繊維化生成物を含み得る。これらの繊維は一般にケイ酸マグネシウム繊維と呼ばれる。ケイ酸マグネシウム繊維は、６０〜９０重量パーセントのシリカ、０〜３５重量パーセントを超えるマグネシア、および５重量パーセント以下の不純物；６５〜８６重量パーセントのシリカ、１４〜３５重量パーセントのマグネシア、および５重量パーセント以下の不純物；または、７０〜８６重量パーセントのシリカ、１４〜３０重量パーセントのマグネシア、および５重量パーセント以下の不純物の繊維化生成物を含み得る。適切なケイ酸マグネシウム繊維は、登録商標ＩＳＯＦＲＡＸでＵｎｉｆｒａｘ Ｉ ＬＬＣ（トナワンダ、ニューヨーク州）から市販されている。市販のＩＳＯＦＲＡＸ繊維には、一般に、７０〜８０重量パーセントのシリカ、１８〜２７重量パーセントのマグネシア、および４重量パーセント以下の不純物の繊維化生成物が含まれる。特定の実施形態では、繊維は、８５重量パーセントのシリカおよび１５重量パーセントのマグネシアの繊維化生成物を含む。

特定の実施形態では、アルカリ土類ケイ酸塩繊維は、カルシウム、マグネシウム、およびシリカの酸化物の混合物の繊維化生成物を含み得る。これらの繊維は、一般にカルシア−マグネシア−ケイ酸塩繊維と呼ばれる。特定の実施形態において、カルシア−マグネシア−ケイ酸塩繊維は、４５〜９０重量パーセントのシリカ、０〜４５重量パーセントを超えるカルシア、０〜３５重量パーセントを超えるマグネシア、および１０重量パーセント以下の不純物；または、７１．２５〜８５重量パーセントのシリカ、０〜２０重量パーセントのマグネシア、５〜２８．７５重量パーセントのカルシア、および０〜５重量パーセントのジルコニアの繊維化生成物を含む。

適切なカルシア−マグネシア−ケイ酸塩繊維には、登録商標ＩＮＳＵＬＦＲＡＸの下でＵｎｉｆｒａｘ Ｉ ＬＬＣ（トナワンダ、ニューヨーク州）から市販されているものが含まれる。特定の実施形態では、カルシア−マグネシア−ケイ酸塩繊維は、６１〜６７重量パーセントのシリカ、２７〜３３重量パーセントのカルシア、および２〜７重量パーセントのマグネシアの繊維化生成物を含む。特定の実施形態では、カルシア−マグネシア−ケイ酸塩繊維は、７９重量パーセントのシリカ、１８重量パーセントのカルシア、および３重量パーセントのマグネシアを含む。他の適切なカルシア−マグネシア−ケイ酸塩繊維には、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（オーガスタ、ジョージア州）から商品名ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ６０７、ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ６０７ ＭＡＸ、およびＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ＨＴで市販されているものが含まれる。ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ６０７繊維には、６０〜７０重量パーセントのシリカ、２５〜３５重量パーセントのカルシア、４〜７重量パーセントのマグネシア、および微量のアルミナが含まれている。ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ６０７ ＭＡＸ繊維には、６０〜７０重量パーセントのシリカ、１６〜２２重量パーセントのカルシア、１２〜１９重量パーセントのマグネシア、および微量のアルミナが含まれている。ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ＨＴ繊維には、７４重量パーセントのシリカ、２４重量パーセントのカルシア、および微量のマグネシア、アルミナ、酸化鉄が含まれている。

特定の実施形態において、アルカリ土類ケイ酸塩繊維は、カルシウムとアルミニウムの酸化物の混合物の繊維化生成物を含み得る。特定の実施形態では、カルシア−アルミネート繊維の少なくとも９０重量パーセントは、５０〜８０重量パーセントのカルシア、２０〜５０重量パーセント未満のアルミナ、および１０重量パーセント以下の不純物；または、５０〜８０重量パーセントのアルミナ、２０〜５０重量パーセント未満のカルシア、および１０重量パーセント以下の不純物の繊維化生成物を含む。特定の実施形態では、アルカリ土類ケイ酸塩繊維は、カリウム、カルシウム、およびアルミニウムの酸化物の混合物の繊維化生成物（「カリウム−カルシウム−アルミネート繊維」）を含み得る。特定の実施形態において、カリウム−カルシウム−アルミネート繊維は、１０〜５０重量パーセントのカルシア、５０〜９０重量パーセントのアルミナ、０〜１０重量パーセントを超えるポタシア、および１０重量パーセント以下の不純物の繊維化生成物を含む。

特定の実施形態では、アルカリ土類ケイ酸塩繊維は、マグネシウム、シリカ、リチウム、およびストロンチウムの酸化物の混合物の繊維化生成物を含み得る。特定の実施形態において、アルカリ土類ケイ酸塩繊維は、６５〜８６重量パーセントのシリカ、１４〜３５重量パーセントのマグネシア、酸化リチウムおよび酸化ストロンチウム；または、６５〜８６重量パーセントのシリカ、１４〜３５重量パーセントのマグネシア、０〜１重量パーセントを超える酸化リチウム、および０〜５重量パーセントを超える酸化ストロンチウムを含み得る。

特定の実施形態では、アルカリ土類ケイ酸塩繊維は、マグネシウム、シリカ、リチウム、およびストロンチウムの酸化物の混合物の繊維化生成物を含み得る。特定の実施形態では、アルカリ土類ケイ酸塩繊維は、６５〜８６重量パーセントのシリカ、１４〜３５重量パーセントのマグネシア、酸化リチウムおよび酸化ストロンチウム；６５〜８６重量パーセントのシリカ、１４〜３５重量パーセントのマグネシア、０〜１重量パーセントを超える酸化リチウム、および０〜５重量パーセントを超える酸化ストロンチウム；１４〜３５重量パーセントのマグネシア、および０〜０．４５重量パーセントを超える酸化リチウム；１４〜３５重量パーセントのマグネシア、および０〜５重量パーセントを超える酸化ストロンチウム；または７０重量パーセント以上のシリカ、マグネシア、および０〜１０重量パーセントを超える酸化鉄を含む。

適切なシリカ繊維は、商標ＢＥＬＣＯＴＥＸの下でドイツのＢＥＬＣｈｅｍ Ｆｉｂｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＧｍｂＨから、登録商標ＲＥＦＲＡＳＩＬの下でカリフォルニア州ガーデナのＨｉｔｃｏ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｉｎｃ．から、および名称ＰＳ−２３（Ｒ）の下で、ベラルーシ共和国のＰｏｌｏｔｓｋ−Ｓｔｅｋｌｏｖｏｌｏｋｎｏから、入手可能な浸出ガラス繊維を含む。

ＢＥＬＣＯＴＥＸ繊維は、標準タイプのステープルファイバープレヤーンである。これらの繊維の平均細かさは５５０ｔｅｘで、通常、アルミナで修飾されたケイ酸から作られている。ＢＥＬＣＯＴＥＸ繊維はアモルファスであり、一般に９４．５シリカ、４．５パーセントのアルミナ、０．５パーセント未満の酸化ナトリウム、および０．５パーセント未満の他の成分を含む。これらの繊維の平均繊維径は９ミクロンで、融点は１５００℃〜１５５０℃の範囲である。これらの繊維は、最大１１００℃の温度に対して耐熱性があり、通常、ショットフリーおよびバインダーフリーである。

ＢＥＬＣＯＴＥＸ繊維と同様に、ＲＥＦＲＡＳＩＬ繊維は、シリカ含有量の高いアモルファス浸出ガラス繊維であり、１０００℃〜１１００℃の温度範囲での用途に断熱を提供する。これらの繊維は直径６〜１３ミクロンで、融点は１７００℃である。浸出後の繊維は、通常、９５重量パーセントのシリカ含有量を有する。アルミナは４重量パーセントの量で存在し得、他の成分は１パーセント以下の量で存在し得る。

Ｐｏｌｏｔｓｋ−ＳｔｅｋｌｏｖｏｌｏｋｎｏのＰＳ−２３（Ｒ）繊維は、シリカ含有量の高いアモルファスガラス繊維であり、少なくとも１０００℃の耐性が必要な用途の断熱に適している。これらの繊維は、５〜２０ｍｍの範囲の繊維長と、９ミクロンの繊維直径を有する。これらの繊維は、ＲＥＦＲＡＳＩＬ繊維と同様に、１７００℃の融点を有する。

特定の実施形態では、ガラス繊維は、６３〜６７重量パーセントのＳｉＯ_２、３〜５重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、４〜７重量パーセントのＣａＯ、２〜４重量パーセントのＭｇＯ、４〜７重量パーセントのＢ_２Ｏ_３、１４〜１７重量パーセントのＮａ_２Ｏ、０〜２重量パーセントを超えるＫ_２Ｏ、０〜１重量パーセントを超えるＺｎＯ、０〜１重量パーセントを超えるＦｅ_２Ｏ_３、０〜１重量パーセントを超えるＢａＯ、および０〜１重量パーセントを超えるＦ_２の繊維化生成物を含み得る。

特定の実施形態では、ガラス繊維は、Ｅ−ガラス繊維を含み得る。Ｅ−ガラス繊維は、５２重量パーセント〜５６重量パーセントのＳｉＯ_２、１６重量パーセント〜２５重量パーセントのＣａＯ、１２重量パーセント〜１６重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、５重量パーセント〜１０重量パーセントのＢ_２Ｏ_３、最大５重量パーセントのＭｇＯ、最大２重量パーセントの酸化ナトリウム、酸化カリウムと微量の酸化鉄とフッ化物を含み得、例えば、５５重量パーセントのＳｉＯ_２、１５重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、７重量パーセントのＢ_２Ｏ_３、３重量パーセントのＭｇＯ、１９重量パーセントのＣａＯ、および微量の上記の材料の組成物を含み得る。

高い比表面積、高い引張強度、一貫したガラスの化学的性質および純度などの物理的特性を有する適切なガラス繊維は、Ｕｎｉｆｒａｘ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｆｉｂｅｒｓ（トナワンダ、ニューヨーク州）から入手可能である。これらの繊維は、回転式および火炎減衰製造プロセスによって製造される。平均繊維径は、０．２５μｍから５．０μｍの非常に細い範囲である。ガラス繊維組成物の例は、以下の表１に記載されている。

ガラス繊維は、一価、二価、および三価のガラス形成性金属酸化物成分を抽出して、実質的にシリカからなる繊維を残し、そのような金属酸化物をＳｉＯ_２の９０部に対して１０部以下、さらには１または２部以下の割合で含有し、残りの酸化物部分をＳｉＯ_２とすることにより、高シリカ繊維に変換することができる。これは、シリカ以外の酸化物を実質的にすべて抽出するのに十分な時間と温度で、ＳｉＯ_２を攻撃するリンまたはリン酸以外の酸を使用して、緩い塊または製造された形で繊維を浸出させることによって達成される。次に、処理された繊維は、実質的に酸がなくなるまで洗浄され、必要に応じて、高温で加熱されて、繊維を脱水および収縮させることができる。上記のプロセスにより、繊維の直径と縦方向の両方が収縮する。

適切な浸出酸には、例えば、ＨＣｌ、Ｈ_２ＳＯ４、ＨＮＯ_３、酢酸、クロロ酢酸、および塩素化低分子量脂肪酸、例えば、トリクロロ酢酸が含まれる。酸の強さは、広い範囲、例えば、０．１Ｎから５Ｎ以上まで変化し得る。浸出プロセスは、１００°Ｆから酸の沸点までの範囲の高温で、または超大気圧下でオートクレーブ内において浸出を行うことによって沸点を超えて行うことができる。

繊維を物質的に収縮させることなく、水和水および吸着水を除去するのに十分な時間、例えば４００°Ｆ〜５００°Ｆの温度に加熱することによって、実質的にすべての水和水およびすべての吸着水を除去するのに十分な時間、高温での脱水によって繊維を収縮させることが望ましい場合がある。

ホウケイ酸ガラス繊維は、酸で容易に浸出させてシリカ以外の金属酸化物を除去することができ、１０００°Ｆを超える温度、好ましくは１４００°Ｆから１６００°Ｆの範囲に加熱することによって脱水することができる。酸抽出プロセスを適切に制御することにより、焼成後に得られる繊維は高いシリカ含有量を含み、フッ化水素酸抽出法によって決定されるように、９０％または９９．９％のシリカになり得る。

シリカ繊維の調製方法は、米国特許第２，２１５，０３９号、第２，２２１，７０９号、第２，４６１，８４１号、第２，４９１，７６１号、第２，５００，０９２号、第２，６２４，６５８号、第２，６３５，３９０号、第２，６８６，９５４号、第２，７１８，４６１号、および第２，７３０，４７５号に開示されており、これらの開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。

特定の実施形態において、無機繊維は、４５〜７５重量パーセントのアルミナおよび２５〜５５重量パーセントのシリカの繊維化生成物を含む耐火性セラミック繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、６０〜９０重量パーセントのシリカ、０〜３５重量パーセントを超えるマグネシア、および５重量パーセント以下の不純物の繊維化生成物を含むアルカリ土類ケイ酸塩繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、４５〜９０重量パーセントのシリカ、０〜４５重量パーセントを超えるカルシア、０〜３５重量パーセントを超えるマグネシア、および１０重量パーセント以下の不純物の繊維化生成物を含むアルカリ土類ケイ酸塩繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、カルシアおよびシリカの繊維化生成物を含むアルカリ土類ケイ酸塩繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、２０〜８０重量パーセントのカルシアおよび２０〜８０重量パーセントのアルミナを含むカルシア−アルミナ繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、９０重量パーセント以上のシリカを含むシリカ繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、９０重量パーセント以上のアルミナを含むアルミナ繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、９５〜９７重量パーセントのアルミナおよび３から５重量パーセントのシリカの繊維化生成物を含む多結晶羊毛繊維を含み得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、２０〜１００重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。無機繊維が無機繊維に組み込まれた活性剤を含む実施形態では、そのような無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大１００重量パーセントの活性化繊維組成物を含み得る。特定の実施形態では、無機繊維は、活性化繊維組成物中に存在する無機繊維の量と活性化繊維組成物中に存在する活性剤の量とが一緒になって活性化繊維組成物の全重量に等しくなるような量で活性化繊維組成物中に存在してもよい。特定の実施形態では、無機繊維は、活性化繊維組成物中に存在する無機繊維の量、活性化繊維組成物中に存在する活性剤の量、および組成物中に存在する本明細書に記載の他の任意の成分の量が一緒になって活性化繊維組成物の全重量に等しくなるような量で活性化繊維組成物中に存在してもよい。

特定の実施形態では、無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、２０〜９９重量パーセント、２０〜９８重量パーセント、２０〜９７重量パーセント、２０〜９６重量パーセント、２０〜９５重量パーセント、２０〜９４重量パーセント、２０〜９３重量パーセント、２０〜９２重量パーセント、２０〜９１重量パーセント、２０〜９０重量パーセント、２０〜８５重量パーセント、２０〜８０重量パーセント、２０〜７５重量パーセント、２０〜７０重量パーセント、２０〜６５重量パーセント、２０〜６０重量パーセント、２０〜５５重量パーセント、または２０〜５０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、２５〜９９重量パーセント、２５〜９８重量パーセント、２５〜９７重量パーセント、２５〜９６重量パーセント、２５〜９５重量パーセント、２５〜９４重量パーセント、２５〜９３重量パーセント、２５〜９２重量パーセント、２５〜９１重量パーセント、２５〜９０重量パーセント、２５〜８５重量パーセント、２５〜８０重量パーセント、２５〜７５重量パーセント、２５〜７０重量パーセント、２５〜６５重量パーセント、２５〜６０重量パーセント、２５〜５５重量パーセント、または２５〜５０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、３０〜９９重量パーセント、３０〜９８重量パーセント、３０〜９７重量パーセント、３０〜９６重量パーセント、３０〜９５重量パーセント、３０〜９４重量パーセント、３０〜９３重量パーセント、３０〜９２重量パーセント、３０〜９１重量パーセント、３０〜９０重量パーセント、３０〜８５重量パーセント、３０〜８０重量パーセント、３０〜７５重量パーセント、３０〜７０重量パーセント、３０〜６５重量パーセント、３０〜６０重量パーセント、３０〜５５重量パーセント、または３０〜５０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、３５〜９９重量パーセント、３５〜９８重量パーセント、３５〜９７重量パーセント、３５〜９６重量パーセント、３５〜９５重量パーセント、３５〜９４重量パーセント、３５〜９３重量パーセント、３５〜９２重量パーセント、３５〜９１重量パーセント、３５〜９０重量パーセント、３５〜８５重量パーセント、３５〜８０重量パーセント、３５〜７５重量パーセント、３５〜７０重量パーセント、３５〜６５重量パーセント、３５〜６０重量パーセント、３５〜５５重量パーセント、または３５〜５０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、４０〜９９重量パーセント、４０〜９８重量パーセント、４０〜９７重量パーセント、４０〜９６重量パーセント、４０〜９５重量パーセント、４０〜９４重量パーセント、４０〜９３重量パーセント、４０〜９２重量パーセント、４０〜９１重量パーセント、４０〜９０重量パーセント、４０〜８５重量パーセント、４０〜８０重量パーセント、４０〜７５重量パーセント、４０〜７０重量パーセント、４０〜６５重量パーセント、４０〜６０重量パーセント、４０〜５５重量パーセント、または４０〜５０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、４５〜９９重量パーセント、４５〜９８重量パーセント、４５〜９７重量パーセント、４５〜９６重量パーセント、４５〜９５重量パーセント、４５〜９４重量パーセント、４５〜９３重量パーセント、４５〜９２重量パーセント、４５〜９１重量パーセント、４５〜９０重量パーセント、４５〜８５重量パーセント、４５〜８０重量パーセント、４５〜７５重量パーセント、４５〜７０重量パーセント、４５〜６５重量パーセント、４５〜６０重量パーセント、４５〜５５重量パーセント、または４５〜５０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、５０〜９９重量パーセント、５０〜９８重量パーセント、５０〜９７重量パーセント、５０〜９６重量パーセント、５０〜９５重量パーセント、５０〜９４重量パーセント、５０〜９３重量パーセント、５０〜９２重量パーセント、５０〜９１重量パーセント、５０〜９０重量パーセント、５０〜８５重量パーセント、５０〜８０重量パーセント、５０〜７５重量パーセント、５０〜７０重量パーセント、５０〜６５重量パーセント、５０〜６０重量パーセント、または５０〜５５重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、第１の無機繊維および第２の無機繊維を含み得る。第１の無機繊維は、第２の無機繊維の多孔性とは異なる多孔性を有し得る。第１の無機繊維は、第２の無機繊維の平均繊維直径とは異なる平均繊維直径を有し得る。第１の無機繊維は、第２の無機繊維の平均繊維長とは異なる平均繊維長を有し得る。第１の無機繊維は、第２の無機繊維の組成とは異なる組成を有し得る。

特定の実施形態において、無機繊維は、０．２５〜２０μｍ、０．２５〜１８μｍ、０．２５〜１６μｍ、０．２５〜１４μｍ、０．２５〜１２μｍ、０．２５〜１０μｍ、０．２５〜９μｍ、０．２５〜８μｍ、０．２５〜７μｍ、０．２５〜６μｍ、または０．２５〜５μｍのメジアン繊維径を有する。

特定の実施形態において、無機繊維は、０．５〜２０μｍ、０．５〜１８μｍ、０．５〜１６μｍ、０．５〜１４μｍ、０．５〜１２μｍ、０．５〜１０μｍ、０．５〜９μｍ、０．５〜８μｍ、０．５〜７μｍ、０．５〜６μｍ、または０．５〜５μｍのメジアン繊維径を有する。

特定の実施形態において、無機繊維は、１〜２０μｍ、１〜１８μｍ、１〜１６μｍ、１〜１４μｍ、１〜１２μｍ、１〜１０μｍ、１〜９μｍ、１〜８μｍ、１〜７μｍ、１〜６μｍ、または１〜５μｍのメジアン繊維径を有する。

特定の実施形態において、無機繊維は、１．５〜２０μｍ、１．５〜１８μｍ、１．５〜１６μｍ、１．５〜１４μｍ、１．５〜１２μｍ、１．５〜１０μｍ、１．５〜９μｍ、１．５〜８μｍ、１．５〜７μｍ、１．５〜６μｍ、または１．５〜５μｍのメジアン繊維径を有する。

特定の実施形態において、無機繊維は、２〜２０μｍ、２〜１８μｍ、２〜１６μｍ、２〜１４μｍ、２〜１２μｍ、２〜１０μｍ、２〜９μｍ、２〜８μｍ、２〜７μｍ、２〜６μｍ、または２〜５μｍのメジアン繊維径を有する。

特定の実施形態において、無機繊維は、２．５〜２０μｍ、２．５〜１８μｍ、２．５〜１６μｍ、２．５〜１４μｍ、２．５〜１２μｍ、２．５〜１０μｍ、２．５〜９μｍ、２．５〜８μｍ、２．５〜７μｍ、２．５〜６μｍ、または２．５〜５μｍのメジアン繊維径を有する。

特定の実施形態において、無機繊維は、３〜２０μｍ、３〜１８μｍ、３〜１６μｍ、３〜１４μｍ、３〜１２μｍ、３〜１０μｍ、３〜９μｍ、３〜８μｍ、３〜７μｍ、３〜６μｍ、または３〜５μｍのメジアン繊維径を有する。

メジアン繊維径の標準偏差は、２μｍ以下、１．８μｍ以下、１．６μｍ以下、１．４μｍ以下、１．２μｍ以下、１μｍ以下、０．９μｍ以下、０．８μｍ以下、０．７μｍ以下、０．６μｍ以下、または０．５μｍ以下であり得る。

いくつかの実施形態では、活性化繊維組成物は、低吸入性繊維から形成され得る、すなわち、活性化繊維組成物は、３μｍ未満の直径を有する０．１重量パーセント未満の繊維を含み得る。いくつかの実施形態において、無機繊維は、３〜５μｍのメジアン繊維径を有し、無機繊維の０．１重量パーセント未満は、３μｍ未満の直径を有する。

特定の実施形態では、無機繊維は、５００℃以上、６００℃以上、７００℃以上、８００℃以上、９００℃以上、１０００℃以上、１１００℃以上、１２００℃以上、１３００℃以上、１４００℃以上、１５００℃以上、１６００℃以上、１７００℃以上、１８００℃以上、１９００℃以上、または２０００℃以上の融点を有し得る。特定の実施形態において、無機繊維は、５００℃以上、６００℃以上、７００℃以上、８００℃以上、９００℃以上、１０００℃以上、１１００℃以上、１２００℃以上、または１３００℃以上の温度で安定である。無機繊維が特定の温度で「安定」しているということは、その温度に３０分間加熱した後、細孔径と表面積が予熱測定値の５％以内であることを意味する。

適切な無機繊維を製造するためのプロセスにおいて、以下にさらに詳細に記載され、および欧州特許出願第０３１８２０３号および米国特許第５，１７６，８５７号に開示されているように、多孔性は、前駆体金属塩を含む溶液相中に非イオン性界面活性剤を含有させることにより、繊維構造に導入され得るものであり、これらの開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。界面活性剤の例には、アルキルエトキシレート、アルキルフェニルエトキシレート、ポリプロピレンオキシド−ポリエチレンオキシドブロックコポリマー、櫛形シロキサン−ポリエトキシレートコポリマー、およびポリエトキシル化アミンが含まれる。界面活性剤の添加および溶液またはゾル中の結果として生じるミセルサイズを制御することにより、繊維状生成物の細孔の体積および寸法を直接制御することができる。細孔径は、数十オングストロームのレベルまで制御できる。多孔性の存在は、繊維のみの場合よりも高い値に表面積対体積比を駆動する。

特定の実施形態では、無機繊維は、（ｉ）少なくとも１５ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも１０容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．０１ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、（ｉ）少なくとも３０ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも１５容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．０３ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、（ｉ）少なくとも４５ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも２０容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．０５ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、（ｉ）少なくとも６０ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも２５容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．０７ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、（ｉ）少なくとも７５ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも３０容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．０９ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、（ｉ）少なくとも９０ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも３５容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．１ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、（ｉ）５〜２２０ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）５〜６０容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）０．００５〜０．２５ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、（ｉ）９０〜２２０ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）３５〜６０容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）０．１〜０．２５ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、少なくとも５ｍ^２／ｇ、少なくとも１５ｍ^２／ｇ、少なくとも３０ｍ^２／ｇ、少なくとも４５ｍ^２／ｇ、少なくとも６０ｍ^２／ｇ、少なくとも７５ｍ^２／ｇ、または少なくとも９０ｍ^２／ｇの表面積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、最大で２２０ｍ^２／ｇ、最大で２００ｍ^２／ｇ、最大で１８０ｍ^２／ｇ、最大で１６０ｍ^２／ｇ、最大で１４０ｍ^２／ｇ、最大で１２０ｍ^２／ｇ、または最大で１００ｍ^２／ｇの表面積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、５〜２２０ｍ^２／ｇ、５〜２００ｍ^２／ｇ、５〜１８０ｍ^２／ｇ、５〜１６０ｍ^２／ｇ、５〜１４０ｍ^２／ｇ、５〜１２０ｍ^２／ｇ、または５〜１００ｍ^２／ｇの表面積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、１５〜２２０ｍ^２／ｇ、１５〜２００ｍ^２／ｇ、１５〜１８０ｍ^２／ｇ、１５〜１６０ｍ^２／ｇ、１５〜１４０ｍ^２／ｇ、１５〜１２０ｍ^２／ｇ、または１５〜１００ｍ^２／ｇの表面積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、３０〜２２０ｍ^２／ｇ、３０〜２００ｍ^２／ｇ、３０〜１８０ｍ^２／ｇ、３０〜１６０ｍ^２／ｇ、３０〜１４０ｍ^２／ｇ、３０〜１２０ｍ^２／ｇ、または３０〜１００ｍ^２／ｇの表面積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、４５〜２２０ｍ^２／ｇ、４５〜２００ｍ^２／ｇ、４５〜１８０ｍ^２／ｇ、４５〜１６０ｍ^２／ｇ、４５〜１４０ｍ^２／ｇ、４５〜１２０ｍ^２／ｇ、または４５〜１００ｍ^２／ｇの表面積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、６０〜２２０ｍ^２／ｇ、６０〜２００ｍ^２／ｇ、６０〜１８０ｍ^２／ｇ、６０〜１６０ｍ^２／ｇ、６０〜１４０ｍ^２／ｇ、６０〜１２０ｍ^２／ｇ、または６０〜１００ｍ^２／ｇの表面積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、７５〜２２０ｍ^２／ｇ、７５〜２００ｍ^２／ｇ、７５〜１８０ｍ^２／ｇ、７５〜１６０ｍ^２／ｇ、７５〜１４０ｍ^２／ｇ、７５〜１２０ｍ^２／ｇ、または７５〜１００ｍ^２／ｇの表面積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、９０〜２２０ｍ^２／ｇ、９０〜２００ｍ^２／ｇ、９０〜１８０ｍ^２／ｇ、９０〜１６０ｍ^２／ｇ、９０〜１４０ｍ^２／ｇ、９０〜１２０ｍ^２／ｇ、または９０〜１００ｍ^２／ｇの表面積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、少なくとも５容量％、少なくとも１０容量％、少なくとも１５容量％、少なくとも２０容量％、少なくとも３０容量％、または少なくとも３５容量％の気孔率を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、最大で６０容量％、最大で５５容量％、最大で５０容量％、最大で４５容量％、または最大で４０容量％の気孔率を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、５％〜６０％、５％〜５５％、５％〜５０％、５％〜４５％、または５％〜４０％の気孔率を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、１０％〜６０％、１０％〜５５％、１０％〜５０％、１０％〜４５％、または１０％〜４０％の気孔率を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、１５％〜６０％、１５％〜５５％、１５％〜５０％、１５％〜４５％、または１５％〜４０％の気孔率を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、２０％〜６０％、２０％〜５５％、２０％〜５０％、２０％〜４５％、または２０％〜４０％の気孔率を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、２５％〜６０％、２５％〜５５％、２５％〜５０％、２５％〜４５％、または２５％〜４０％の気孔率を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、３０％〜６０％、３０％〜５５％、３０％〜５０％、３０％〜４５％、または３０％〜４０％の気孔率を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、３５％〜６０％、３５％〜５５％、３５％〜５０％、３５％〜４５％、または３５％〜４０％の気孔率を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、少なくとも０．００５ｍＬ／ｇ、少なくとも０．０１ｍＬ／ｇ、少なくとも０．０３ｍＬ／ｇ、少なくとも０．０５ｍＬ／ｇ、少なくとも０．０７ｍＬ／ｇ、少なくとも０．０９ｍＬ／ｇ、または少なくとも０．１ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、最大で０．２５ｍＬ／ｇ、最大で０．２ｍＬ／ｇ、最大で０．１８ｍＬ／ｇ、最大で０．１６ｍＬ／ｇ、最大で０．１４ｍＬ／ｇ、または最大で０．１２ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、０．００５ｍＬ／ｇ〜０．２５ｍＬ／ｇ、０．００５ｍＬ／ｇ〜０．２ｍＬ／ｇ、０．００５ｍＬ／ｇ〜０．１８ｍＬ／ｇ、０．００５ｍＬ／ｇ〜０．１６ｍＬ／ｇ、０．００５ｍＬ／ｇ〜０．１４ｍＬ／ｇ、または０．００５ｍＬ／ｇ〜０．１２ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、０．０１ｍＬ／ｇ〜０．２５ｍＬ／ｇ、０．０１ｍＬ／ｇ〜０．２ｍＬ／ｇ、０．０１ｍＬ／ｇ〜０．１８ｍＬ／ｇ、０．０１ｍＬ／ｇ〜０．１６ｍＬ／ｇ、０．０１ｍＬ／ｇ〜０．１４ｍＬ／ｇ、または０．０１ｍＬ／ｇ〜０．１２ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、０．０３ｍＬ／ｇ〜０．２５ｍＬ／ｇ、０．０３ｍＬ／ｇ〜０．２ｍＬ／ｇ、０．０３ｍＬ／ｇ〜０．１８ｍＬ／ｇ、０．０３ｍＬ／ｇ〜０．１６ｍＬ／ｇ、０．０３ｍＬ／ｇ〜０．１４ｍＬ／ｇ、または０．０３ｍＬ／ｇ〜０．１２ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、０．０５ｍＬ／ｇ〜０．２５ｍＬ／ｇ、０．０５ｍＬ／ｇ〜０．２ｍＬ／ｇ、０．０５ｍＬ／ｇ〜０．１８ｍＬ／ｇ、０．０５ｍＬ／ｇ〜０．１６ｍＬ／ｇ、０．０５ｍＬ／ｇ〜０．１４ｍＬ／ｇ、または０．０５ｍＬ／ｇ〜０．１２ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、０．０７ｍＬ／ｇ〜０．２５ｍＬ／ｇ、０．０７ｍＬ／ｇ〜０．２ｍＬ／ｇ、０．０７ｍＬ／ｇ〜０．１８ｍＬ／ｇ、０．０７ｍＬ／ｇ〜０．１６ｍＬ／ｇ、０．０７ｍＬ／ｇ〜０．１４ｍＬ／ｇ、または０．０７ｍＬ／ｇ〜０．１２ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、０．０９ｍＬ／ｇ〜０．２５ｍＬ／ｇ、０．０９ｍＬ／ｇ〜０．２ｍＬ／ｇ、０．０９ｍＬ／ｇ〜０．１８ｍＬ／ｇ、０．０９ｍＬ／ｇ〜０．１６ｍＬ／ｇ、０．０９ｍＬ／ｇ〜０．１４ｍＬ／ｇ、または０．０９ｍＬ／ｇ〜０．１２ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、０．１ｍＬ／ｇ〜０．２５ｍＬ／ｇ、０．１ｍＬ／ｇ〜０．２ｍＬ／ｇ、０．１ｍＬ／ｇ〜０．１８ｍＬ／ｇ、０．１ｍＬ／ｇ〜０．１６ｍＬ／ｇ、０．１ｍＬ／ｇ〜０．１４ｍＬ／ｇ、または０．１ｍＬ／ｇ〜０．１２ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、２０〜３００Å、５０〜３００Å、５０〜２５０Å、５０〜２００Å、５０〜１５０Å、１００〜２００Å、１００〜１５０Å、または１５０〜２００Åの平均細孔半径を有し得る。

特定の実施形態では、無機繊維は、１０〜２００Å、５０〜２００Å、１００〜２００Å、１５０〜２００Å、１０〜１５０Å、５０〜１５０Å、１０〜１００Å、１０〜５０Å、５０〜１００Å、または１００〜１５０Åの細孔径分布を有し得る。

多孔質系の「骨格」構造（例えば、細孔径、細孔長さ、細孔深さ、および／または表面積）が、触媒プロセスの有効性に影響を及ぼし得ることが見出された。細孔は、活性物質を薄く覆うことができ、標的反応物が構造に自由に出入りできるように十分な幅が必要である。細孔が長すぎたり深すぎたりすると、反応物がトラップされ、効果が低下する可能性がある。したがって、無機繊維の表面に優先的に配置された多孔性を提供し、細孔の長さおよび／または深さを制限し、および／または細孔直径を調整することが特に望ましい場合がある。

気孔率の制御は、いくつかの異なるプロセス変数を使用して行うことができる。溶液中の異なる界面活性剤、例えば、異なるミセルサイズまたは異なる官能基を有するシロキサン成分を組み合わせると、細孔サイズ／分布制御を提供することができる。繊維化および／または乾燥中に温度および／または湿度を変更すると、熱処理前の前駆体繊維中の溶媒の濃度が増加または減少する可能性があるように、気孔率に影響を与える可能性がある。上記のように、か焼条件を変更すると、気孔率にも影響を与える可能性がある。

表面積は、無機繊維のメジアン径を小さくすることによって最大化することができる。上記の繊維製造プロセスは、メジアン径が０．２５μｍから２０μｍの範囲内で、標準偏差が２μｍ未満、さらには１μｍ未満の無機繊維を提供するように調整できる。メジアン繊維径を制御する方法の非限定的な例には、以下が含まれる：ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド（部分的に加水分解されたポリアクリルアミドなど）、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキシド、カルボキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、アルキルセルロース、加水分解デンプン、デキストランス、グアーガム、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、アルギン酸、ポリイソブチレン誘導体、ポリシロキサンのコポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリウレタン、またはエステル、およびこれらの種のそれぞれの混合物、異なる分子量および濃度を含むものの少なくとも１つなど、上記の異なるドーピング助剤を使用すると、ドーピング助剤に応じて、メジアン繊維径を増減することができる。繊維化溶液の粘度を下げると、繊維化スピナーにおける繊維化ノズルの開口サイズを小さくしたり、ノズルを通る流量を小さくしたり、繊維化押出工程における繊維化スピナーの回転速度を上げたり、空気圧を上げたりすることと同様に、メジアン繊維径が減少する繊維が生じる可能性がある。

特定の実施形態では、繊維の総気孔率の少なくとも２５％、およびさらなる実施形態では、２５％よりはるかに高い割合が、軸方向に整列した細孔によって提供される。本明細書で使用される「軸方向に整列した細孔」という用語は、繊維の軸に真に平行に配向された細孔に限定されず、最大３０度の軸に対してある角度で配向された、いくつかの細孔を含む。特定の実施形態では、軸方向に整列した細孔の大部分は、軸に本質的に平行であり得、特に、軸から１０度以内で逸脱し得る。また、軸方向に整列した部分と、半径方向に整列した部分（例えば、半径方向の細孔と連絡する軸方向の細孔を含むラビリンス細孔）のような非軸方向に整列した部分とを有する細孔は、その軸方向に整列した部分に関しては、軸方向に整列した細孔であるとみなされることも理解されよう。したがって、軸方向に整列した細孔は、繊維表面に対して、閉じた細孔である場合もあれば、開いている場合もある。

繊維の整列した細孔構造は、ゲル繊維内の適切な構造化、すなわち、シリカ繊維の場合、シリカ前駆体を繊維の無機シリカに変換するための熱処理の前に形成された緑色繊維によって作成され得る。ゲル繊維に所望の構造を生成するには、特定の紡糸条件が必要である。ステープル紡糸プロセスは、繊維を微細な直径に急速に引き寄せ、その結果、ゲル繊維が引き伸ばされて伸長応力にさらされている間、紡糸溶液またはゾルの粘度が繊維断面全体にわたって急速かつ均一に増加する。急速に増加する粘度と高いスピン／ドロー比の組み合わせにより、目的のゲル繊維構造を作成するのに十分な強度と持続時間の流動力が得られる。適切な条件下で操作されるブロー紡糸は、５００〜２，５００の全体的なスピン／ドロー比を提供する。ここで、全体的なスピン／ドロー比は、ゲル繊維の速度と紡糸口金穴内の紡糸溶液またはゾルの速度との間の比である。

活性剤
本明細書で使用される場合、「活性剤」という用語は、流体中の望ましくない成分を化学的に変化させ、および／または流体から望ましくない成分を吸着し、無機繊維に組み込まれ、および／または適用されることができる任意の組成物または材料を指す。

無機繊維に「組み込まれる」とは、繊維を製造するために使用されるゾル−ゲル材料に活性剤を添加することなどによって、無機繊維の製造中に無機繊維に活性剤が添加されることを意味する。したがって、活性剤は無機繊維の不可欠な成分を形成する。したがって、活性剤は、個々の繊維全体に均一に存在し得るか、または特定の処理技術を介して、各無機繊維の表面近くでより高い濃度であるなど、各無機繊維の特定の部分により高い濃度で存在し得る。

無機繊維に「適用」することは、緑色の無機繊維を形成した後のある時点で、活性剤を無機繊維に適用することを意味する。例えば、限定されないが、活性剤は、緑色無機繊維が形成された直後、例えば、ゾル−ゲルプロセスの紡糸工程の直後などに、無機繊維に添加され得る。これは、この段階で液体形態の活性剤を繊維に噴霧することによって達成することができる。追加的または代替的に、非限定的な例としては、無機繊維製造工程の完了後に、無機繊維上に活性剤をコーティングすること、例えば、液体形態の活性剤を無機繊維上に噴霧すること、または別の方法で活性剤をコーティングすることが挙げられる。活性剤は、無機繊維製造プロセスの任意の適切なステップの前、最中、または後に、追加的または代替的に適用され得る。

特定の実施形態では、活性剤は、触媒活性剤、またはガス捕捉剤の少なくとも１つを含み得る。

特定の実施形態において、触媒活性剤は、白金、ルビジウム、アンチモン、銅、銀、パラジウム、ルテニウム、ビスマス、亜鉛、ニッケル、コバルト、クロム、セリウム、チタン、鉄、バナジウム、金またはマンガンのうちの少なくとも１つを、要素および／または化合物形態で含み得る。特定の実施形態において、触媒活性剤が化合物形態である場合、化合物は、これらの元素のうちの１つまたは複数を含み得る。

特定の実施形態では、ガス捕捉剤は、窒素酸化物（ＮＯｘ）捕捉剤、または微量金属（鉛やカドミウムなど）の吸着剤の少なくとも１つを含み得る。二酸化炭素捕捉剤は、酸化カルシウムを含み得る。窒素酸化物（ＮＯｘ）捕捉剤は、酸化バリウム、水酸化バリウム、炭酸バリウム、またはそれらの混合物などの少なくとも１つのバリウム含有化合物を含み得る。特定の実施形態では、バリウム含有化合物は、ガンマアルミナなどのセラミック材料上に支持され得る。微量金属の吸着剤には、アルミノケイ酸塩化合物が含まれる場合がある。この文脈において、アルミノケイ酸塩化合物が意味するのは、純粋なアルミナから純粋なシリカまでの範囲の化合物である。特定の実施形態において、アルミノケイ酸塩組成物は、シリカ、カオリン、ボーキサイト、珪藻土、水酸化マグネシウムケイ酸塩、アルミナ、またはそれらの混合物を含み得る。

特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０〜５０重量パーセントを超える量で活性化繊維組成物中に存在し得る。特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物中に存在する活性剤の量と、活性化繊維組成物中に存在する無機繊維の量とが一緒になって、活性化繊維組成物の全重量に等しくなるような量で活性化繊維組成物中に存在し得る。特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物中に存在する活性剤の量、活性化繊維組成物中に存在する無機繊維の量、および活性化繊維組成物中に一緒に存在する本明細書に記載の他の任意の成分の量が、活性化繊維組成物の全重量に等しくなるような量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０．０１〜５０重量パーセント、０．０５〜５０重量パーセント、０．１〜５０重量パーセント、０．５〜５０重量パーセント、１〜５０重量パーセント、２〜５０重量パーセント、３〜５０重量パーセント、４〜５０重量パーセント、５〜５０重量パーセント、６〜５０重量パーセント、７〜５０重量パーセント、８〜５０重量パーセント、９〜５０重量パーセント、または１０〜５０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０．０１〜４５重量パーセント、０．０５〜４５重量パーセント、０．１〜４５重量パーセント、０．５〜４５重量パーセント、１〜４５重量パーセント、２〜４５重量パーセント、３〜４５重量パーセント、４〜４５重量パーセント、５〜４５重量パーセント、６〜４５重量パーセント、７〜４５重量パーセント、８〜４５重量パーセント、９〜４５重量パーセント、または１０〜４５重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０．０１〜４０重量パーセント、０．０５〜４０重量パーセント、０．１〜４０重量パーセント、０．５〜４０重量パーセント、１〜４０重量パーセント、２〜４０重量パーセント、３〜４０重量パーセント、４〜４０重量パーセント、５〜４０重量パーセント、６〜４０重量パーセント、７〜４０重量パーセント、８〜４０重量パーセント、９〜４０重量パーセント、または１０〜４０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０．０１〜３５重量パーセント、０．０５〜３５重量パーセント、０．１〜３５重量パーセント、０．５〜３５重量パーセント、１〜３５重量パーセント、２〜３５重量パーセント、３〜３５重量パーセント、４〜３５重量パーセント、５〜３５重量パーセント、６〜３５重量パーセント、７〜３５重量パーセント、８〜３５重量パーセント、９〜３５重量パーセント、または１０〜３５重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０．０１〜３０重量パーセント、０．０５〜３０重量パーセント、０．１〜３０重量パーセント、０．５〜３０重量パーセント、１〜３０重量パーセント、２〜３０重量パーセント、３〜３０重量パーセント、４〜３０重量パーセント、５〜３０重量パーセント、６〜３０重量パーセント、７〜３０重量パーセント、８〜３０重量パーセント、９〜３０重量パーセント、または１０〜３０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０．０１〜２５重量パーセント、０．０５〜２５重量パーセント、０．１〜２５重量パーセント、０．５〜２５重量パーセント、１〜２５重量パーセント、２〜２５重量パーセント、３〜２５重量パーセント、４〜２５重量パーセント、５〜２５重量パーセント、６〜２５重量パーセント、７〜２５重量パーセント、８〜２５重量パーセント、９〜２５重量パーセント、または１０〜２５重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０．０１〜２０重量パーセント、０．０５〜２０重量パーセント、０．１〜２０重量パーセント、０．５〜２０重量パーセント、１〜２０重量パーセント、２〜２０重量パーセント、３〜２０重量パーセント、４〜２０重量パーセント、５〜２０重量パーセント、６〜２０重量パーセント、７〜２０重量パーセント、８〜２０重量パーセント、９〜２０重量パーセント、または１０〜２０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０．０１〜１５重量パーセント、０．０５〜１５重量パーセント、０．１〜１５重量パーセント、０．５〜１５重量パーセント、１〜１５重量パーセント、２〜１５重量パーセント、３〜１５重量パーセント、４〜１５重量パーセント、５〜１５重量パーセント、６〜１５重量パーセント、７〜１５重量パーセント、８〜１５重量パーセント、９〜１５重量パーセント、または１０〜１５重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０．０１〜１０重量パーセント、０．０５〜１０重量パーセント、０．１〜１０重量パーセント、０．５〜１０重量パーセント、１〜１０重量パーセント、２〜１０重量パーセント、３〜１０重量パーセント、４〜１０重量パーセント、５〜１０重量パーセント、６〜１０重量パーセント、７〜１０重量パーセント、８〜１０重量パーセント、または９〜１０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

活性剤が無機繊維に組み込まれる実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０超え〜１０重量パーセント、０．０００１〜１０重量パーセント、０．０００２〜１０重量パーセント、０．０００３〜１０重量パーセント、０．０００４〜１０重量パーセント、０．０００５〜１０重量パーセント、０．０００６〜１０重量パーセント、０．０００７〜１０重量パーセント、０．０００８〜１０重量パーセント、０．０００９〜１０重量パーセント、０．００１〜１０重量パーセント、０．００２〜１０重量パーセント、０．００３〜１０重量パーセント、０．００４〜１０重量パーセント、０．００５〜１０重量パーセント、０．００６〜１０重量パーセント、０．００７〜１０重量パーセント、０．００８〜１０重量パーセント、０．００９〜１０重量パーセント、０．０１〜１０重量パーセント、０．０２〜１０重量パーセント、０．０３〜１０重量パーセント、０．０４〜１０重量パーセント、０．０５〜１０重量パーセント、０．０６〜１０重量パーセント、０．０７〜１０重量パーセント、０．０８〜１０重量パーセント、０．０９〜１０重量パーセント、０．１〜１０重量パーセント、０．２〜１０重量パーセント、０．３〜１０重量パーセント、０．４〜１０重量パーセント、０．５〜１０重量パーセント、０．６〜１０重量パーセント、０．７〜１０重量パーセント、０．８〜１０重量パーセント、０．９〜１０重量パーセント、または１〜１０重量パーセントの量で存在し得る。

活性剤が無機繊維に組み込まれる実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０〜８重量パーセントを超える量、０．０００１〜８重量パーセント、０．０００２〜８重量パーセント、０．０００３〜８重量パーセント、０．０００４〜８重量パーセント、０．０００５〜８重量パーセント、０．０００６〜８重量パーセント、０．０００７〜８重量パーセント、０．０００８〜８重量パーセント、０．０００９〜８重量パーセント、０．００１〜８重量パーセント、０．００２〜８重量パーセント、０．００３〜８重量パーセント、０．００４〜８重量パーセント、０．００５〜８重量パーセント、０．００６〜８重量パーセント、０．００７〜８重量パーセント、０．００８〜８重量パーセント、０．００９〜８重量パーセント、０．０１〜８重量パーセント、０．０２〜８重量パーセント、０．０３〜８重量パーセント、０．０４〜８重量パーセント、０．０５〜８重量パーセント、０．０６〜８重量パーセント、０．０７〜８重量パーセント、０．０８〜８重量パーセント、０．０９〜８重量パーセント、０．１〜８重量パーセント、０．２〜８重量パーセント、０．３〜８重量パーセント、０．４〜８重量パーセント、０．５〜８重量パーセント、０．６〜８重量パーセント、０．７〜８重量パーセント、０．８〜８重量パーセント、０．９〜８重量パーセント、または１〜８重量パーセントの量で存在し得る。

活性剤が無機繊維に組み込まれる実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０〜６重量パーセントを超える量、０．０００１〜６重量パーセント、０．０００２〜６重量パーセント、０．０００３〜６重量パーセント、０．０００４〜６重量パーセント、０．０００５〜６重量パーセント、０．０００６〜６重量パーセント、０．０００７〜６重量パーセント、０．０００８〜６重量パーセント、０．０００９〜６重量パーセント、０．００１〜６重量パーセント、０．００２〜６重量パーセント、０．００３〜６重量パーセント、０．００４〜６重量パーセント、０．００５〜６重量パーセント、０．００６〜６重量パーセント、０．００７〜６重量パーセント、０．００８〜６重量パーセント、０．００９〜６重量パーセント、０．０１〜６重量パーセント、０．０２〜６重量パーセント、０．０３〜６重量パーセント、０．０４〜６重量パーセント、０．０５〜６重量パーセント、０．０６〜６重量パーセント、０．０７〜６重量パーセント、０．０８〜６重量パーセント、０．０９〜６重量パーセント、０．１〜６重量パーセント、０．２〜６重量パーセント、０．３〜６重量パーセント、０．４〜６重量パーセント、０．５〜６重量パーセント、０．６〜６重量パーセント、０．７〜６重量パーセント、０．８〜６重量パーセント、０．９〜６重量パーセント、または１〜６重量パーセントの量で存在し得る。

活性剤が無機繊維に組み込まれる実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０〜４重量パーセントを超える量、０．０００１〜４重量パーセント、０．０００２〜４重量パーセント、０．０００３〜４重量パーセント、０．０００４〜４重量パーセント、０．０００５〜４重量パーセント、０．０００６〜４重量パーセント、０．０００７〜４重量パーセント、０．０００８〜４重量パーセント、０．０００９〜４重量パーセント、０．００１〜４重量パーセント、０．００２〜４重量パーセント、０．００３〜４重量パーセント、０．００４〜４重量パーセント、０．００５〜４重量パーセント、０．００６〜４重量パーセント、０．００７〜４重量パーセント、０．００８〜４重量パーセント、０．００９〜４重量パーセント、０．０１〜４重量パーセント、０．０２〜４重量パーセント、０．０３〜４重量パーセント、０．０４〜４重量パーセント、０．０５〜４重量パーセント、０．０６〜４重量パーセント、０．０７〜４重量パーセント、０．０８〜４重量パーセント、０．０９〜４重量パーセント、０．１〜４重量パーセント、０．２〜４重量パーセント、０．３〜４重量パーセント、０．４〜４重量パーセント、０．５〜４重量パーセント、０．６〜４重量パーセント、０．７〜４重量パーセント、０．８〜４重量パーセント、０．９〜４重量パーセント、または１〜４重量パーセントの量で存在し得る。

活性剤が無機繊維に組み込まれる実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０〜２重量パーセントを超える量、０．０００１〜２重量パーセント、０．０００２〜２重量パーセント、０．０００３〜２重量パーセント、０．０００４〜２重量パーセント、０．０００５〜２重量パーセント、０．０００６〜２重量パーセント、０．０００７〜２重量パーセント、０．０００８〜２重量パーセント、０．０００９〜２重量パーセント、０．００１〜２重量パーセント、０．００２〜２重量パーセント、０．００３〜２重量パーセント、０．００４〜２重量パーセント、０．００５〜２重量パーセント、０．００６〜２重量パーセント、０．００７〜２重量パーセント、０．００８〜２重量パーセント、０．００９〜２重量パーセント、０．０１〜２重量パーセント、０．０２〜２重量パーセント、０．０３〜２重量パーセント、０．０４〜２重量パーセント、０．０５〜２重量パーセント、０．０６〜２重量パーセント、０．０７〜２重量パーセント、０．０８〜２重量パーセント、０．０９〜２重量パーセント、０．１〜２重量パーセント、０．２〜２重量パーセント、０．３〜２重量パーセント、０．４〜２重量パーセント、０．５〜２重量パーセント、０．６〜２重量パーセント、０．７〜２重量パーセント、０．８〜２重量パーセント、０．９〜２重量パーセント、または１〜２重量パーセントの量で存在し得る。

活性剤が無機繊維に組み込まれる実施形態では、活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０〜１重量パーセントを超える量、０．０００１〜１重量パーセント、０．０００２〜１重量パーセント、０．０００３〜１重量パーセント、０．０００４〜１重量パーセント、０．０００５〜１重量パーセント、０．０００６〜１重量パーセント、０．０００７〜１重量パーセント、０．０００８〜１重量パーセント、０．０００９〜１重量パーセント、０．００１〜１重量パーセント、０．００２〜１重量パーセント、０．００３〜１重量パーセント、０．００４〜１重量パーセント、０．００５〜１重量パーセント、０．００６〜１重量パーセント、０．００７〜１重量パーセント、０．００８〜１重量パーセント、０．００９〜１重量パーセント、０．０１〜１重量パーセント、０．０２〜１重量パーセント、０．０３〜１重量パーセント、０．０４〜１重量パーセント、０．０５〜２重量パーセント、０．０６〜１重量パーセント、０．０７〜１重量パーセント、０．０８〜１重量パーセント、０．０９〜１重量パーセント、０．１〜１重量パーセント、０．２〜１重量パーセント、０．３〜１重量パーセント、０．４〜１重量パーセント、０．５〜１重量パーセント、０．６〜１重量パーセント、０．７〜１重量パーセント、０．８〜１重量パーセント、または０．９〜１重量パーセントの量で存在し得る。

活性化繊維組成物の他の成分
特定の実施形態では、上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物は、異なる無機繊維組成物のブレンドをさらに含み得る。特定の実施形態では、上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物は、二次無機繊維をさらに含み得る。なお、「二次無機繊維」は、上記の「第２の無機繊維」とは異なる。二次無機繊維は、上記の無機繊維の特徴のいずれか１つまたは複数において、上記の無機繊維とは異なり得る。具体的には、上記の様々な実施形態において、無機繊維は、任意の数の方法で特徴付けられ得る。二次無機繊維が上記の実施形態のいずれかに含まれる場合、二次無機繊維が含まれ得る特定の実施形態において、無機繊維の特徴と相互に排他的な１つ以上の特徴を有するという点で、無機繊維とは異なる可能性があることを理解されたい。例えば、二次無機繊維は、（ｉ）４ｍ^２／ｇ未満の表面積、（ｉｉ）４容量％未満の気孔率、または（ｉｉｉ）０．００４ｍＬ／ｇ未満の細孔容積、の少なくとも１つを有し得る。

特定の実施形態では、二次無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大８０重量パーセント、１〜８０重量パーセント、５〜８０重量パーセント、１０〜８０重量パーセント、１５〜８０重量パーセント、２０〜８０重量パーセント、２５〜８０重量パーセント、３０〜８０重量パーセント、３５〜８０重量パーセント、４０〜８０重量パーセント、４５〜８０重量パーセント、または５０〜８０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、二次無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大７０重量パーセント、１〜７０重量パーセント、５〜７０重量パーセント、１０〜７０重量パーセント、１５〜７０重量パーセント、２０〜７０重量パーセント、２５〜７０重量パーセント、３０〜７０重量パーセント、３５〜７０重量パーセント、４０〜７０重量パーセント、４５〜７０重量パーセント、または５０〜７０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、二次無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大６０重量パーセント、１〜６０重量パーセント、５〜６０重量パーセント、１０〜６０重量パーセント、１５〜６０重量パーセント、２０〜６０重量パーセント、２５〜６０重量パーセント、３０〜６０重量パーセント、３５〜６０重量パーセント、４０〜６０重量パーセント、４５〜６０重量パーセント、または５０〜６０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、二次無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大５０重量パーセント、１〜５０重量パーセント、５〜５０重量パーセント、１０〜５０重量パーセント、１５〜５０重量パーセント、２０〜５０重量パーセント、２５〜５０重量パーセント、３０〜５０重量パーセント、３５〜５０重量パーセント、４０〜５０重量パーセント、または４５〜５０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、二次無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大４０重量パーセント、１〜４０重量パーセント、５〜４０重量パーセント、１０〜４０重量パーセント、１５〜４０重量パーセント、２０〜４０重量パーセント、２５〜４０重量パーセント、３０〜４０重量パーセント、または３５〜４０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、二次無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大３０重量パーセント、１〜３０重量パーセント、５〜３０重量パーセント、１０〜３０重量パーセント、１５〜３０重量パーセント、２０〜３０重量パーセント、または２５〜３０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物は、有機繊維、金属繊維、炭素繊維、またはそれらの組み合わせをさらに含み得る。

特定の実施形態では、上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物は、結合剤をさらに含み得る。結合剤は、有機結合剤および／または無機結合剤を含み得る。有機結合剤は、ポリマーエマルジョン、溶媒ベースのポリマー、無溶剤ポリマー、デンプン、有機結合剤繊維、またはそれらの混合物を含み得る。ポリマーエマルジョンは、ラテックス、天然ゴムラテックス、スチレン−ブタジエンラテックス、ブタジエン−アクリロニトリルラテックス、アクリレート／メタクリレートポリマー／コポリマーのラテックス、またはそれらの混合物を含み得る。溶媒ベースのポリマーには、アクリル、ポリウレタン、酢酸ビニル、セルロース、ゴムベースの有機ポリマー、またはそれらの混合物が含まれ得る。無溶剤ポリマーには、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、エラストマー、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。デンプンは、ジャガイモデンプン、コーンスターチ、またはそれらの混合物を含み得る。有機結合剤繊維は、ポリビニルアルコール（「ＰＶＡ」）繊維、ミクロフィブリル化セルロース繊維、またはそれらの組み合わせを含み得る。

無機結合剤は、シリカ、アルミナ、チタニア、亜鉛、マグネシア、ジルコニア、またはそれらの混合物を含むコロイド状無機酸化物分散液を含み得る。

特定の実施形態では、結合剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大５０重量パーセント、例えば、０．１〜５０重量パーセント、０．５〜５０重量パーセント、１〜５０重量パーセント、２〜５０重量パーセント、３〜５０重量パーセント、４〜５０重量パーセント、５〜５０重量パーセント、６〜５０重量パーセント、７〜５０重量パーセント、８〜５０重量パーセント、９〜５０重量パーセント、または１０〜５０重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、結合剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大４５重量パーセント、例えば、０．１〜４５重量パーセント、０．５〜４５重量パーセント、１〜４５重量パーセント、２〜４５重量パーセント、３〜４５重量パーセント、４〜４５重量パーセント、５〜４５重量パーセント、６〜４５重量パーセント、７〜４５重量パーセント、８〜４５重量パーセント、９〜４５重量パーセント、または１０〜４５重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、結合剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大４０重量パーセント、例えば、０．１〜４０重量パーセント、０．５〜４０重量パーセント、１〜４０重量パーセント、２〜４０重量パーセント、３〜４０重量パーセント、４〜４０重量パーセント、５〜４０重量パーセント、６〜４０重量パーセント、７〜４０重量パーセント、８〜４０重量パーセント、９〜４０重量パーセント、または１０〜４０重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、結合剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大３５重量パーセント、例えば、０．１〜３５重量パーセント、０．５〜３５重量パーセント、１〜３５重量パーセント、２〜３５重量パーセント、３〜３５重量パーセント、４〜３５重量パーセント、５〜３５重量パーセント、６〜３５重量パーセント、７〜３５重量パーセント、８〜３５重量パーセント、９〜３５重量パーセント、または１０〜３５重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、結合剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大３０重量パーセント、例えば、０．１〜３０重量パーセント、０．５〜３０重量パーセント、１〜３０重量パーセント、２〜３０重量パーセント、３〜３０重量パーセント、４〜３０重量パーセント、５〜３０重量パーセント、６〜３０重量パーセント、７〜３０重量パーセント、８〜３０重量パーセント、９〜３０重量パーセント、または１０〜３０重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態では、上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物は、膨張性材料をさらに含み得る。膨張性材料は、組成物から作られた製品形態内に機械的支持を提供するために、組成物の最初の使用時に膨張し得る。膨張性材料はまた、当技術分野で知られている可能性がある他の利点を提供し得る。膨張性材料は、雲母、未膨張バーミキュライト、イオン交換バーミキュライト、熱処理バーミキュライト、ハイドロビオタイト、アルカリ金属ケイ酸塩、タルク、粘土、膨張性グラファイト、またはそれらの混合物を含み得る。

特定の実施形態において、膨張性材料は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大５０重量パーセント、例えば、１〜５０重量パーセント、２〜５０重量パーセント、３〜５０重量パーセント、４〜５０重量パーセント、５〜５０重量パーセント、１０〜５０重量パーセント、１５〜５０重量パーセント、２０〜５０重量パーセント、２５〜５０重量パーセント、３０〜５０重量パーセント、３５〜５０重量パーセント、４０〜５０重量パーセント、または４５〜５０重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態において、膨張性材料は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大４５重量パーセント、例えば、１〜４５重量パーセント、２〜４５重量パーセント、３〜４５重量パーセント、４〜４５重量パーセント、５〜４５重量パーセント、１０〜４５重量パーセント、１５〜４５重量パーセント、２０〜４５重量パーセント、２５〜４５重量パーセント、３０〜４５重量パーセント、３５〜４５重量パーセント、または４０〜４５重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態において、膨張性材料は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大４０重量パーセント、例えば、１〜４０重量パーセント、２〜４０重量パーセント、３〜４０重量パーセント、４〜４０重量パーセント、５〜４０重量パーセント、１０〜４０重量パーセント、１５〜４０重量パーセント、２０〜４０重量パーセント、２５〜４０重量パーセント、３０〜４０重量パーセント、または３５〜４０重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態において、膨張性材料は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大３５重量パーセント、例えば、１〜３５重量パーセント、２〜３５重量パーセント、３〜３５重量パーセント、４〜３５重量パーセント、５〜３５重量パーセント、１０〜３５重量パーセント、１５〜３５重量パーセント、２０〜３５重量パーセント、２５〜３５重量パーセント、または３０〜３５重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態において、膨張性材料は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大３０重量パーセント、例えば、１〜３０重量パーセント、２〜３０重量パーセント、３〜３０重量パーセント、４〜３０重量パーセント、５〜３０重量パーセント、１０〜３０重量パーセント、１５〜３０重量パーセント、２０〜３０重量パーセント、または２５〜３０重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態において、膨張性材料は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大２５重量パーセント、例えば、１〜２５重量パーセント、２〜２５重量パーセント、３〜２５重量パーセント、４〜２５重量パーセント、５〜２５重量パーセント、１０〜２５重量パーセント、１５〜２５重量パーセント、または２０〜２５重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態において、膨張性材料は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大２０重量パーセント、例えば、１〜２０重量パーセント、２〜２０重量パーセント、３〜２０重量パーセント、４〜２０重量パーセント、５〜２０重量パーセント、１０〜２０重量パーセント、または１５〜２０重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

特定の実施形態において、膨張性材料は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、最大１５重量パーセント、例えば、１〜１５重量パーセント、２〜１５重量パーセント、３〜１５重量パーセント、４〜１５重量パーセント、５〜１５重量パーセント、または１０〜１５重量パーセントの量で、活性化繊維組成物中に存在し得る。

任意の実施形態において、活性化繊維組成物は、無機繊維に組み込まれる、および／または無機繊維の少なくとも一部に適用される二次薬剤をさらに含み得る。例えば、二次薬剤は、環境条件、例えば、温度または組成に応じてガスを選択的に捕捉および放出する要素を含み得る。二次薬剤の非限定的な例には、炭酸バリウム、酸化バリウム、水酸化バリウム、およびガンマアルミナを含むセラミック担持バリウム化合物が含まれる。これらの化合物は、ガス流の温度が十分に高いときに放出される亜酸化窒素（ＮＯｘ）を選択的に捕捉する。活性剤が触媒である実施形態では、放出温度は、触媒の着火温度よりも高くてもよい。本明細書で使用される場合、「着火温度」は、排気ガス処理装置が排気ガスの流れを処理することができる温度であり、排気ガス処理装置を出るときに、排気ガスの流れは地域の規制および/または業界の慣習に準拠する。任意の実施形態において、ＮＯｘ捕捉材料は、廃ガスが活性剤と相互作用する前にＮＯｘ捕捉材料と相互作用するように、活性剤の前の活性化繊維組成物を含む放出制御デバイス内に配置され得る。他の実施形態では、ＮＯｘ捕捉材料は、活性剤の近くに配置することができる。そのような実施形態では、排ガスは、ほぼ同時にＮＯｘ捕捉材料および活性剤に到達する。

二次薬剤の他の非限定的な例には、セリウム、ランタン、バリウム、および酸素を貯蔵することができる他の金属が含まれる。排出制御装置（例えば、自動車産業で使用されるもの）に含まれる場合、酸素貯蔵材料は、低酸素操作中（例えば、燃料が豊富な操作中）にＣＯをＣＯ_２に変換するときに酸素源を提供することができる。これらの酸素貯蔵材料は、酸素が豊富な条件（例えば、エンジンのリーン運転）で酸化物を容易に形成し、低酸素運転中に空気混合物中の酸素濃度が低下すると放出される。活性化繊維組成物を含む放出制御装置において、酸素貯蔵材料は、例えば、活性剤の近くに配置され得る。

任意の実施形態において、無機繊維に組み込まれるかまたはその上に適用されるかにかかわらず、二次薬剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０〜２０重量パーセントを構成し得る。いくつかの実施形態では、二次薬剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０．００１〜１５重量パーセント、０．０１〜１０重量パーセント、０．１０〜９重量パーセント、０．２５〜８重量パーセント、０．５〜７重量パーセント、０．７５〜６重量パーセント、１〜５重量パーセント、１．５〜４重量パーセント、１．７５〜３重量パーセント、１〜２重量パーセント、０．５〜１．５重量パーセント、０．１〜１重量パーセント、０．２５〜０．７５重量パーセント、０．０１〜０．５重量パーセント、または０．１〜０．５重量パーセントの量で存在する。

繊維集合体
上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含む繊維集合体も提供される。特定の実施形態では、繊維集合体は、ニードリングおよび／またはステッチングなどによって高密度化することができる。繊維集合体には、マット、毛布、ボード、紙、フェルト、ネットシェイプ製品（繊維のスラリーを真空成形して形成されたものなど）、またはテキスタイルなどの製品形態が含まれる場合がある。

図１Ａ〜１Ｈは、本明細書に記載の組成物から形成され得る繊維集合体の様々な形状を示している。繊維集合体は、エアレイイング、ウェットレイイング（製紙タイプのプロセスなど）または真空成形などの任意の既知の方法を介して形成することができる。

複合材料
上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物、および活性化繊維組成物を少なくとも部分的に支持する支持マトリックスを含む複合材料も提供される。支持マトリックスは、本明細書に記載されているものと同様の製品形態で使用される既知の材料を含み得る。

例えば、無機酸化物触媒支持材料は、ゼオライト、アルミナ、ジルコニア、シリカまたはチタニアの緩い粉末を圧縮することによって作製され得、そして少量の適合性無機結合剤を含み得る。これらの支持材料の多孔性および触媒運搬能力は、少なくとも部分的に、緩い粉末の多孔性および圧縮された構造における緩い粉末間の空間によって制御される。上記の組成物は、これらの支持材料に組み込まれて、支持材料の機械的強度などの物理的特性を改善すると同時に、支持材料の触媒運搬能力を支持または改善することができる。

特定の実施形態では、複合材料は、無機酸化物支持マトリックスおよび上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含み得る。特定の実施形態において、上記の実施形態のいずれかの無機酸化物支持マトリックスおよび活性化繊維組成物は、様々な成分の類似または異なる化学組成物から選択され得る。例えば、材料の同様の熱膨張を持たせて、繰り返される熱膨張および収縮サイクル中に複合材料に損傷を与える可能性を減らすため、上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物中に存在する無機繊維と同様の化学組成を有する無機酸化物支持マトリックスを選択することが望ましい場合がある。複合材料はまた、複合材料の物理的／化学的特性を改善するための結合剤および／または他の添加剤を含み得る。

特定の実施形態では、複合材料は、複合材料の総重量に基づいて、最大９９．９重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび０．１重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大９９．５重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび０．５重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大９９重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび１重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大９８重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび２重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大９７重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび３重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大９６重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび４重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大９５重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび５重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大９０重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび１０重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大８５重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび１５重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大８０重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび２０重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大７０重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび３０重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大６０重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび４０重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大５０重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび５０重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大４０重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび６０重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大３０重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび７０重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大２０重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび８０重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大１５重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび８５重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大１０重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび９０重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大５重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび９５重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大４重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび９６重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大３重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび９７重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大２重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび９８重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大１重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび９９重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、最大０．５重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび９９．５重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物、または、最大０．１重量パーセントの無機酸化物支持マトリックスおよび９９．９重量パーセントを超える上記のいずれかの実施形態の活性化繊維組成物を含み得る。

フィルター要素
上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含むフィルター要素も提供される。特定の実施形態では、フィルター要素は、排気ガス流から望ましくない材料を除去および／または変更するように機能し得る。特定の実施形態では、フィルター要素は、主に排気ガス流から望ましくない粒子状物質を除去するように機能し得るが、望ましくないガスを吸着し、および／または排気流中の望ましくないガスを化学的に変化させるように機能し得る。上で論じたように、本明細書に開示されるフィルター要素は、セラミックハニカムフィルター要素などの従来のフィルター要素を置き換えることができる。上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含む、本明細書に開示されるフィルター要素は、従来のフィルター要素と比較して、以下の利点のうちの１つまたは複数を有し得る：コスト削減、サイズの低減、軽量化、低背圧の発生、ろ過性能の向上、より少ない温度制限、場所の制約の少なさ、および、触媒効率の向上。

例えば、触媒コンバーター、ディーゼルパティキュレートフィルター、または触媒ディーゼルパティキュレートフィルターなどの排気ガス処理装置は、通常、環境に放出される汚染物質の量を減らすために自動車の排気システムに含まれる。現在使用されている排気ガス処理装置は、着火温度に達すると十分に機能するが、着火期間中は汚染の問題がある。例えば、排気ガス処理装置を含む自動車の排気システムから環境に排出される汚染物質の大部分は、着火期間中に排出されることが決定されている。

本明細書で使用される場合、着火温度は、排気ガス処理装置が排気ガスの流れを処理することができる温度であり、排気ガス処理装置を出るときに、排気ガスの流れは、地域の規制および／または業界の慣習に準拠する。着火期間は、排気ガス処理装置が着火温度に達するまでに必要な時間である。

フィルター要素が高温に耐えることができるため、フィルター要素を排気ガス源の近くに配置することができれば、フィルター要素は排気ガスによってより迅速に加熱され、それによってフィルター要素の着火期間が短縮される。

本明細書に記載のフィルター要素はまた、フィルター要素の密度、フィルター要素内の無機繊維の配向、および／またはフィルター要素の柔軟性を変更することによって、所望の背圧生成、要素を通るガス流、および／またはろ過性能を提供するように調整され得る。例えば、背圧の発生は、図１２Ａおよび図１２Ｂにそれぞれ示される４００ｃｐｓｉおよび９００ｃｐｓｉセラミックハニカムフィルターなどの従来のフィルター要素で観察される範囲内で調整することができる。直径２インチのパイプで測定された、これらの４００ｃｐｓｉおよび９００ｃｐｓｉセラミックハニカムフィルターの典型的な背圧発生が図１３に示されている。

特定の実施形態では、フィルター要素は、外部支持構造を含み得る。外部支持構造は、金属メッシュまたはセラミックメッシュなどのメッシュを含み得る。特定の実施形態では、フィルター要素は、フィルター要素内に提供される金属ワイヤを含み得、これは、熱伝達を増加させ、着火期間をさらに短縮し得る。

特定の実施形態では、フィルター要素は、フィルター要素の外面の一部に適用される結合剤をさらに含み得る。結合剤は、有機結合剤および／または無機結合剤を含み得る。有機結合剤は、ポリマーエマルジョン、溶媒ベースのポリマー、無溶剤ポリマー、デンプン、有機結合剤繊維、またはそれらの混合物を含み得る。ポリマーエマルジョンは、ラテックス、天然ゴムラテックス、スチレン−ブタジエンラテックス、ブタジエン−アクリロニトリルラテックス、アクリレート／メタクリレートポリマー／コポリマーのラテックス、またはそれらの混合物を含み得る。溶媒ベースのポリマーには、アクリル、ポリウレタン、酢酸ビニル、セルロース、ゴムベースの有機ポリマー、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。無溶剤ポリマーには、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、エラストマー、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。デンプンは、ジャガイモデンプン、コーンスターチ、またはそれらの混合物を含み得る。有機結合剤繊維は、ＶＡ繊維、ミクロフィブリル化セルロース繊維、またはそれらの組み合わせを含み得る。

無機結合剤は、シリカ、アルミナ、チタニア、亜鉛、マグネシア、ジルコニア、またはそれらの組み合わせを含むコロイド状無機酸化物分散液を含み得る。

フィルターシステム
上記の実施形態のいずれかによる複数のフィルター要素を含むフィルターシステムも提供される。特定の実施形態では、複数のフィルター要素のうちの少なくとも２つは、以下のうちの少なくとも１つにおいて互いに異なっていてもよい：（ａ）各フィルター要素に存在する無機繊維の気孔率、（ｂ）各フィルター要素に存在する無機繊維の繊維径、（ｃ）各フィルター要素に存在する無機繊維の繊維長、（ｄ）各フィルター要素に存在する無機繊維の繊維組成、（ｅ）各フィルター要素に存在する活性剤のタイプ、（ｆ）各フィルター要素の熱伝達係数、または（ｇ）各フィルター要素の耐熱性。

特定の実施形態では、フィルターシステムは、排気ガス源に近接して配置された第１のフィルター要素と、第１のフィルター要素の下流に配置された第２のフィルター要素とを含み得るものであり、第１のフィルター要素および第２のフィルター要素は、排気ガス流から望ましくない材料を除去および／または変更する異なる機能を実行する。例えば、特定の実施形態では、フィルターシステムは、より複雑な有機ガスを二酸化炭素または一酸化炭素に還元することを意図した触媒活性剤を含む、排気ガス源に近接して配置された第１のフィルター要素と、還元反応が完了した後に二酸化炭素および／または一酸化炭素を吸着することを意図した活性剤を含む、第１のフィルター要素の下流に配置された第２のフィルター要素とを含み得る。

触媒要素
上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含む触媒要素も提供される。触媒要素は、上で説明および論じたフィルター要素と少なくとも同じ利点を提供することが期待されるであろう。上に開示されたフィルター要素も触媒機能を提供し得るので、本明細書に開示されたフィルター要素および触媒要素は、多くの重複する用途および機能を有し得、したがって同様の利益を提供する。

特定の実施形態では、触媒要素は、外部支持構造を含み得る。外部支持構造は、金属メッシュおよび／またはセラミックメッシュなどのメッシュを含み得る。特定の実施形態では、触媒要素は、触媒要素内に提供される金属ワイヤをさらに含み得る。

特定の実施形態では、触媒要素は、触媒要素の外面の一部に適用される結合剤をさらに含み得る。結合剤は、有機結合剤および／または無機結合剤を含み得る。有機結合剤は、ポリマーエマルジョン、溶媒ベースのポリマー、無溶剤ポリマー、デンプン、有機結合剤繊維、またはそれらの混合物を含み得る。ポリマーエマルジョンは、ラテックス、天然ゴムラテックス、スチレン−ブタジエンラテックス、ブタジエン−アクリロニトリルラテックス、アクリレート／メタクリレートポリマー／コポリマーのラテックス、またはそれらの組み合わせを含み得る。溶媒ベースのポリマーには、アクリル、ポリウレタン、酢酸ビニル、セルロース、ゴムベースの有機ポリマー、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。無溶剤ポリマーには、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、エラストマー、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。デンプンは、ジャガイモデンプン、コーンスターチ、またはそれらの混合物を含み得る。有機結合剤繊維は、ＰＶＡ繊維、ミクロフィブリル化セルロース繊維、またはそれらの組み合わせを含み得る。

無機結合剤は、シリカ、アルミナ、チタニア、亜鉛、マグネシア、ジルコニア、またはそれらの混合物を含むコロイド状無機酸化物分散液を含み得る。

排気システムの構成要素と排気システム
上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含む内部ライニングを含む排気導管も提供される。特定の実施形態では、排気導管は、上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含む外部導管および内部ライニングを含み得る。

上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含み、導管の内部空間の実質的にすべてを満たす排気導管も提供される。

図２は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む導管の実施形態を示す。図２を参照すると、活性化繊維組成物１０を含むフィルター要素１が示されている。活性化繊維組成物１０は、排気流に面する第１の透過性支持体１１と、第１の透過性支持体１１に対向する第２の透過性支持体１２との間に封入されてもよい。第１および第２の透過性支持体１１、１２は、ガスがそれを通って流れることを可能にし、それにより、ガスが活性化繊維組成物１０に接触することができる。いくつかの実施形態では、第１および第２の透過性支持体１１、１２は、金属メッシュまたはポリマーメッシュなどのメッシュから作製され得る。封入された活性化繊維組成物１０は、例えば、シール２０によって導管３０内に固定され得る。シール２０は、任意の適切な形状およびサイズであり得、いくつかの実施形態では、例えば、ガスケットまたは溶接であり得る。図２に示すように、処理されるガスは、フィルター要素１に向かって右から左に流れる。フィルター要素１の前端は、活性化繊維組成物１０よりも透過性が低いキャップ１５を含むので、ガスは、活性化繊維組成物１０を通って流れるように強制される。次に、処理されたガスは、導管３０を通って左へと続く。

図３に示されるように、フィルター要素２の下流端は、代わりに、充填端１６の透過性が活性化繊維組成物１０の透過性よりも小さくなるように、充填活性化繊維組成物を含む充填端１６を含み得る。充填端１６は、充填端１６を所定の位置に保持するために、第３および第４の透過性支持体１３、１４を含み得る。支持体１３、１４は、支持体１１、１２と同じまたは類似することができ、それと一体的に形成することができる。

図４は、導管３０の断面全体にまたがる活性化繊維組成物のために、（右から左へ）入ってくるガスが活性化繊維組成物１０を通って流れるように強制される代替のフィルター要素１を示す。繊維組成物１０が示されているが、任意の数の層を使用することができる。第１および第２の透過性支持体１１、１２は、上記と同じであり得る。いくつかの実施形態では、活性化繊維組成物１０は、例えば、図５に示されるように、非垂直角度で導管３０内に配置され得る。図４および図５に示される実施形態では、活性化繊維組成物１０の形状は、導管３０の断面形状に適切に一致させることができる。さらに、図４および図５の実施形態では、シール２０は、例えば、ガスケット、溶接、接着剤、または任意の他の固定機構などの任意の適切な形態であり得る。いくつかの実施形態では、シールは含まれず、活性化繊維組成物１０は、圧入によって、または導管３０の外部から活性化繊維組成物１０に挿入されたねじ、釘、またはピンによって所定の位置に固定される。

図６は、導管３０内に活性化繊維組成物１０を固定する別の方法を示している。図６に示されるように、活性化繊維組成物１０は、第１および第２の透過性支持体１１、１２の間に配置され、次いで、封入された活性化繊維組成物は、導管３０のそれぞれの部分に接続されるシーリング部分２１の間に配置される。任意の適切な手段によって互いに接続され、それによって、封入された活性化繊維組成物を固定する。

図７を参照すると、導管は、入口２３１および出口２３３に接続されたドラム２３０を含み得る。活性化繊維組成物２１０は、第１の透過性支持体２１１および第２の透過性支持体２１２によってそのいずれかの側で支持され得る。図７に示されるように、廃ガスは、キャップ２１５によって一端がキャップされているドラム２３０の全長にまたがる活性化繊維組成物１０のために、活性化繊維組成物２１０を通して強制される。

図８に示される別の実施形態では、サイクロンスタイルの反応器を使用することができる。具体的には、図８に示されるように、廃ガスは、入口３３１を介して、上部ドラム３３０Ｂよりも小さい直径を有する下部ドラム３３０Ａに供給され得る。下部ドラム３３０Ａにおいて、活性化繊維３１０Ａの流動床は、排ガスと相互作用する。上部ドラム３３０Ｂでは、緩い活性化繊維３１０Ｂがまばらに存在する。動作中、廃ガスは下部ドラム３３０Ａから上部ドラム３３０Ｂに通過し、それによって活性化繊維３３０Ａ、３３０Ｂによって処理され、処理されたガスは出口３３２を通って反応器から流出する。

図９は、導管１３０が活性化繊維組成物１１０でコーティングされている実施形態を示している。図９に示されるように、導管１３０Ａの内面は、活性化繊維組成物１１０Ａの外面と接触している。さらに、活性化繊維組成物１１０Ｂの内面は、活性化繊維組成物１１０を固定するための透過性支持体１１１を含み得る。

特定の実施形態では、排気導管は、流体と構造との間の接触を増加させ、それによって活性剤の活性を増加させるために、それを通る流体の流路を妨げる内部構造を含み得、内部構造は、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む。特定の実施形態では、内部構造は、上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含むらせん構造を含み得る。図１０は、バッフル４０がその中に配置された導管３０を示している。バッフル４０は、活性化繊維組成物から形成することができ、例えば、活性化繊維紙から形成することができる。図１１は、導管を通って長手方向に進行する、本明細書に記載のらせん状に配向された活性化繊維組成物５０を有する導管３０を示す。

上記の実施形態のいずれかによるフィルター要素および／または触媒要素を含む排気ガス処理装置も提供される。例えば、自動車エンジンの排気ガスを処理するための排気ガス処理装置は、一酸化炭素および炭化水素の酸化、ならびに排気ガス中に存在する窒素の酸化物の還元に影響を与えるために使用される。

自動車用触媒コンバーターは、外側の金属筐体と、取り付けマットによって外側の金属筐体内に保持される壊れやすい触媒支持構造とを含み得る。取り付けマットは、外側の金属筐体の内面と壊れやすい触媒支持構造の外面との間に配置される。壊れやすい触媒支持構造は、当技術分野では一般に「モノリス」と呼ばれている。モノリスは、セラミックまたは金属材料から作ることができる。取り付けマットは、触媒コンバーターの動作中に壊れやすい触媒支持構造を適切な位置に維持するのに十分な断熱性と保持圧力を提供する。

ディーゼル微粒子トラップは、ディーゼル燃料を利用する自動車に使用できる。ディーゼル微粒子トラップは、一般に、外側の金属筐体と、取り付けマットによって外側の金属筐体内に保持される壊れやすい微粒子フィルター構造とを含む。取り付けマットは、筐体の内面とパティキュレートフィルターの外面の間に配置される。触媒コンバーターと同様に、マットは、ディーゼルパティキュレートフィルターの動作中にパティキュレートフィルターを外側の金属筐体内の適切な位置に維持するための断熱と保持圧力を提供する。

上記のように、触媒コンバーターおよびディーゼルパティキュレートフィルターの触媒支持構造は、しばしば非常に脆弱である。実際、これらの構造は非常に壊れやすいため、小さな応力でも割れたり押しつぶしたりするのに十分な場合がある。熱的および機械的衝撃および上述した他の応力から脆弱な構造体を保護するために、また、断熱材およびガスシールを提供するために、脆弱な構造体を筐体内の所定の位置に保持するために、脆弱な構造体と筐体との間の隙間内に、少なくとも１つのプライまたは層状の取り付け材料または支持材料を配置することが知られている。このように、自動車排気ガス処理装置の外部筐体と脆弱な触媒支持構造体または微粒子フィルターとの間に配置される取り付けマットは、高温耐性を示すことができ、装置の操作中に触媒支持構造体または微粒子フィルターを適切な位置に維持するために必要な保持圧力を発揮することができる。

排気ガス処理装置は、壊れやすい触媒支持構造体またはディーゼル微粒子フィルターの周囲の少なくとも一部の周りに取り付けマットを巻き付け、そして巻き付けられた構造を筐体内に配置することによって組み立てられる。触媒支持構造体またはディーゼルパティキュレートフィルターの巻き付け中、取り付けマットは壊れやすい触媒支持構造体の周りで曲げる必要がある。取り付けマットに引張応力がかかり、取り付けマットにひび割れや裂け目が生じる可能性がある。理解されるように、壊れやすい構造体を包むために重いベースウェイト取り付けマットが使用される場合、または楕円形の構造体のように、ラップが狭い半径の周りにある場合、問題は悪化する。

したがって、排気ガス処理装置は、上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物から作製された取り付けマットを使用することによって、または本明細書に記載のように、壊れやすい構造取り付けマットアセンブリ全体をフィルター要素／触媒要素で置き換えることによって改善することができる。従来の取り付けマットを、上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含む取り付けマットと交換することにより、取り付けマットは、排気ガス処理装置の触媒活性を助けることができる。壊れやすい構造取り付けマットアセンブリ全体を本明細書に記載のフィルター要素／触媒要素と交換することにより、排気ガス処理装置は、より頑丈になり、製造がより容易になり、より短い着火期間が可能になり、および／または触媒効率を高める可能性がある。

上記の実施形態のいずれかによる、１つまたは複数のフィルター要素および／または１つまたは複数の触媒要素を含む排気システムも提供される。特定の実施形態では、排気システムは、上述した実施形態のいずれかによるフィルター要素；上述した実施形態のいずれかによる触媒要素；上述した実施形態のいずれかによる排気ガス処理装置；上述した実施形態のいずれかによる排気導管、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含むことができる。自動車用のマフラーなどの任意の排気システムは、本明細書に記載されるような１つまたは複数の製品形態を含み得る。

また、排気を生成する内燃機関を含む装置、および上記の実施形態のいずれかによる排気システムも提供される。装置は、内燃機関からの排気を排気システムに搬送する導管をさらに含み得、排気システムは、内燃機関の下流にある。排気システムは、フィルター要素の少なくとも１つおよび触媒要素の少なくとも１つを含み得る。フィルター要素は、触媒要素の下流にあってもよく、または触媒要素は、フィルター要素の下流にあってもよい。フィルター要素および触媒要素は、上記の実施形態による導管を介して接続することができる。

本明細書に記載の排気システムは、外部環境への排気を開始する前に処理する必要がある可能性がある排気ガスを生成する任意のプロセスからの排気ガスを処理するために使用できることも理解されたい。例えば、化石燃料または他の燃料からのエネルギーの生成などの多くの産業プロセスは、本明細書に記載の排気システムまたは個々の排気システム構成要素を含めることから利益を得ることができる複雑な排気ガス処理システムを必要とする。本明細書に開示される装置は、そのような複雑な産業排気システムの単一の要素、そのようなシステムの複数の要素、またはシステム全体を置き換えることができる。

車両
上記の装置を含む、および／または上記の排気システムを含む車両も提供される。多くの法域では、車両が排気ガス規制に準拠することを義務付けている。本明細書に記載の活性化繊維組成物および製品形態は、これらのこれまで以上に厳しい規制要件に準拠するためのより効率的で低コストの解決策を提供し得る。

多方面の製品形態
上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含む触媒担体材料も提供される。触媒支持材料は、水素を生成するための水蒸気メタン改質などの触媒プロセスによる化学物質の製造に一般的に使用される。上記の実施形態の活性化繊維組成物は、触媒支持材料で使用される場合、より高い温度安定性、利用可能な活性体積の増加、より低い製品密度、および／または活性空間を通る距離の増加などの利点を提供し得る。触媒担体材料は、以下の反応器形態で提供され得る：充填床、固定床、流動床、活性化フィルター構造、活性化紙、活性化溝付き紙、スラリー床、および細流床。

上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含む論文も提供される。紙を含むプロトン交換膜（「ＰＥＭ」）燃料電池も提供される。ＰＥＭ燃料電池で使用される場合、本明細書に記載の活性化繊維組成物を含む紙は、活性体積を最大化するため、および／または触媒要素のより良い利用を提供するために、薄い触媒コート紙を提供し得る（これは非常に高価である可能性がある）。

本明細書に記載の実施形態は単なる例示であり、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、変形および修正を行うことができることが理解されよう。そのようなすべての変形および修正は、上記のように本発明の範囲内に含まれることが意図されている。さらに、本発明の様々な実施形態を組み合わせて所望の結果を提供することができるので、開示されるすべての実施形態は必ずしも代替であるとは限らない。

本主題の以下の実施形態が開示される：

（ａ）（ｉ）少なくとも５ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも５容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．００５ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有する無機繊維、および、（ｂ）無機繊維の少なくとも一部に組み込まれたおよび／または適用された活性剤を含む活性化繊維組成物。

無機繊維は、（ｉ）少なくとも１５ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも１０容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．０１ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。無機繊維は、（ｉ）少なくとも３０ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも１５容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．０３ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。無機繊維は、（ｉ）少なくとも４５ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも２０容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．０５ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。無機繊維は、（ｉ）少なくとも６０ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも２５容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．０７ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。無機繊維は、（ｉ）少なくとも７５ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも３０容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．０９ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。無機繊維は、（ｉ）少なくとも９０ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）少なくとも３５容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）少なくとも０．１ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。無機繊維は、（ｉ）５〜２２０ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）５〜６０容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）０．００５〜０．２５ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。無機繊維は、（ｉ）９０〜２２０ｍ^２／ｇの表面積、（ｉｉ）３５〜６０容量％の気孔率、または（ｉｉｉ）０．１〜０．２５ｍＬ／ｇの細孔容積、のうち少なくとも１つを有し得る。

無機繊維は、少なくとも５ｍ^２／ｇ、少なくとも１５ｍ^２／ｇ、少なくとも３０ｍ^２／ｇ、少なくとも４５ｍ^２／ｇ、少なくとも６０ｍ^２／ｇ、少なくとも７５ｍ^２／ｇ、または少なくとも９０ｍ^２／ｇ、および／または最大で２２０ｍ^２／ｇの表面積を有し得る。

無機繊維は、少なくとも５容量％、少なくとも１０容量％、少なくとも１５容量％、少なくとも２０容量％、少なくとも３０容量％、少なくとも３５容量％、および／または最大で６０容量％の気孔率を有し得る。

無機繊維は、少なくとも０．００５ｍＬ／ｇ、少なくとも０．０１ｍＬ／ｇ、少なくとも０．０３ｍＬ／ｇ、少なくとも０．０５ｍＬ／ｇ、少なくとも０．０７ｍＬ／ｇ、少なくとも０．０９ｍＬ／ｇ、少なくとも０．１ｍＬ／ｇ、および／または最大で０．２５ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。

無機繊維は、２０〜３００Åの平均細孔半径を有し得る。無機繊維は、１０〜２００Åの細孔径分布を有し得る。無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、活性化繊維組成物中に２０〜１００重量パーセントの量で存在し得る。無機繊維は、第１の無機繊維および第２の無機繊維を有し得るものであり、第１の無機繊維は、第２の無機繊維の多孔性とは異なる多孔性を有し得、および／または、第１の無機繊維は、第２の無機繊維の平均繊維直径とは異なる平均繊維直径を有し得、および／または、第１の無機繊維は、第２の無機繊維の平均繊維長とは異なる平均繊維長を有し得、および／または、第１の無機繊維は、第２の無機繊維の組成とは異なる組成を有し得る。

無機繊維は、０．２５〜２０μｍのメジアン繊維径を有し得、メジアン繊維径の標準偏差は、２μｍ以下または１μｍ以下であり得る。

無機繊維は、５００℃以上または最大で１，０００℃の温度に耐え得る。無機繊維には、無機酸化物繊維、セラミック繊維、耐火性セラミック繊維、多結晶ウール繊維、アルミナ繊維、高アルミナ繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、ベーマイト繊維、低生体持続性繊維、アルカリ性土ケイ酸塩繊維、カルシア−アルミナ繊維、ジルコニア繊維、チタニア繊維、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。

無機繊維は、４５〜７５重量パーセントのアルミナおよび２５〜５５重量パーセントのシリカの繊維化生成物を含む耐火性セラミック繊維を含み得る。無機繊維は、６０〜９０重量パーセントのシリカ、０〜３５重量パーセントを超えるマグネシア、および５重量パーセント以下の不純物の繊維化生成物を含むアルカリ土類ケイ酸塩繊維を含み得る。無機繊維は、４５〜９０重量パーセントのシリカ、０〜４５重量パーセントを超えるカルシア、０〜３５重量パーセントを超えるマグネシア、および１０重量パーセント以下の不純物の繊維化生成物を含むアルカリ土類ケイ酸塩繊維を含み得る。無機繊維は、カルシアおよびシリカの繊維化生成物を含むアルカリ土類ケイ酸塩繊維を含み得る。無機繊維は、２０〜８０重量パーセントのカルシアおよび２０〜８０重量パーセントのアルミナを含むカルシア−アルミナ繊維を含み得る。無機繊維は、９０重量パーセント以上のシリカを含むシリカ繊維を含み得る。無機繊維は、９０重量パーセント以上のアルミナを含むアルミナ繊維を含み得る。無機繊維は、９５〜９７重量パーセントのアルミナ、および３〜５重量パーセントのシリカの繊維化生成物を含む多結晶羊毛繊維を含み得る。

活性剤は、触媒活性剤、ガス捕捉剤、またはそれらの組み合わせを含み得る。触媒活性剤は、要素および／または化合物形態中に、白金、ルビジウム、アンチモン、銅、銀、パラジウム、ルテニウム、ビスマス、亜鉛、ニッケル、コバルト、クロム、セリウム、チタン、鉄、バナジウム、金、および／またはマンガンを含み得るものであり、触媒活性剤が化合物形態である場合、化合物は、これらの元素のうちの１つまたは複数を含み得る。ガス捕捉剤は、二酸化炭素捕捉剤、窒素酸化物（ＮＯｘ）捕捉剤、および／または微量金属用の吸着剤を含み得る。二酸化炭素捕捉剤は、酸化カルシウムを含み得る。窒素酸化物（ＮＯｘ）捕捉剤は、バリウム含有化合物を含み得る。活性剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０〜５０重量パーセントを超える量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

活性化繊維組成物は、二次無機繊維をさらに含み得る。二次無機繊維は、（ｉ）４ｍ^２／ｇ未満の表面積、（ｉｉ）４容量％未満の気孔率、または（ｉｉｉ）０．００４ｍＬ／ｇ未満の細孔容積、の少なくとも１つを有し得る。二次無機繊維は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、１〜８０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

活性化繊維組成物は、有機繊維、金属繊維、および／または炭素繊維をさらに含み得、そして結合剤をさらに含み得る。結合剤は、有機結合剤および／または無機結合剤を含み得る。有機結合剤は、ポリマーエマルジョン、溶媒ベースのポリマー、無溶剤ポリマー、デンプン、有機結合剤繊維、またはそれらの混合物を含み得る。ポリマーエマルジョンは、ラテックス、天然ゴムラテックス、スチレン−ブタジエンラテックス、ブタジエン−アクリロニトリルラテックス、アクリレート／メタクリレートポリマー／コポリマーのラテックス、またはそれらの組み合わせを含み得る。溶媒ベースのポリマーには、アクリル、ポリウレタン、酢酸ビニル、セルロース、ゴムベースの有機ポリマー、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。無溶剤ポリマーには、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、エラストマー、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。デンプンは、ジャガイモデンプン、コーンスターチ、またはそれらの混合物を含み得る。有機結合剤繊維は、ポリビニルアルコール繊維および／またはミクロフィブリル化セルロース繊維を含み得る。無機結合剤は、シリカ、アルミナ、チタニア、亜鉛、マグネシア、ジルコニア、またはそれらの混合物を含むコロイド状無機酸化物分散液を含み得る。結合剤は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、０．１〜５０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

活性化繊維組成物は、膨張性材料をさらに含み得る。膨張性材料には、雲母、未膨張バーミキュライト、イオン交換バーミキュライト、熱処理バーミキュライト、ハイドロビオタイト、アルカリ金属ケイ酸塩、タルク、粘土、および／または膨張性グラファイトが含まれ得る。膨張性材料は、活性化繊維組成物の総重量に基づいて、１〜５０重量パーセントの量で活性化繊維組成物中に存在し得る。

上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含む繊維集合体も提供される。繊維集合体は、緻密化および／または針状および／または縫製され得る。

上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物と、活性化繊維組成物を少なくとも部分的に支持する支持マトリックスとを含む複合材料も提供される。 支持マトリックスは、無機酸化物材料を含み得る。

上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含むフィルター要素も提供される。フィルター要素は、メッシュを含み得る外部支持構造を含み得る。メッシュは、金属メッシュおよび／またはセラミックメッシュを含み得る。フィルター要素はまた、フィルター要素内に提供される金属ワイヤおよび／またはフィルター要素の外面の一部に適用されるバインダーを含み得る。結合剤は上記の通りであり得る。

上記の複数のフィルター要素を含むフィルターシステムも提供される。複数のフィルター要素のうちの少なくとも２つは、以下のうちの少なくとも１つにおいて互いに異なっていてもよい：（ａ）各フィルター要素に存在する無機繊維の気孔率、（ｂ）各フィルター要素に存在する無機繊維の繊維径、（ｃ）各フィルター要素に存在する無機繊維の繊維長、（ｄ）各フィルター要素に存在する無機繊維の繊維組成、（ｅ）各フィルター要素に存在する活性剤のタイプ、（ｆ）各フィルター要素の熱伝達係数、または（ｇ）各フィルター要素の耐熱性。

上記の実施形態のいずれかの活性化繊維組成物を含む触媒要素も提供される。触媒要素は、上記のものなどの外部支持構造を含み得、および／または触媒要素内に提供される金属ワイヤおよび／または触媒要素の外面の一部に適用される結合剤を含み得る。結合剤は上記の通りであり得る。

また、上記の１つまたは複数のフィルター要素、および／または上記の１つまたは複数の触媒要素を含む排気システムも提供される。

実施例
実施例１：
アルミナ繊維（登録商標ＳＡＦＦＩＬの下でＵｎｉｆｒａｘ Ｉ ＬＬＣ（トナワンダ、ニューヨーク州、米国）から入手可能、表面積１３０ｍ^２／ｇ）の４つのサンプルに、様々な量の白金族金属含有触媒（「ＰＧＭ」）を含浸させて、活性化繊維サンプルを提供した。具体的には、活性化繊維サンプルは、０．０１５ｇのＰＧＭ、０．０２２ｇのＰＧＭ、０．０３０７ｇのＰＧＭ、および０．０４６２ｇのＰＧＭを有していた。ＰＧＭは、２：１のＰｔ：Ｐｄ比を達成するために、ＰｔＮＯ_３およびＰｄＮＯ_３溶液を混合することによって調製された。

活性化された繊維サンプルのそれぞれは、４００℃の出力温度を有する等温炉からのガスにさらされた。次に、ガスは、排出濃度を測定する校正済みガス排出分析装置のバンクに供給された。これらの測定から、活性化された繊維サンプルのそれぞれについてライトオフ曲線が作成され、ある範囲の時間にわたる変換性能が示された。図１４Ａは、一酸化炭素の変換のためのライトオフ曲線を示し、図１４Ｂは、揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」）の変換のためのライトオフ曲線を示す。

実施例２：
従来のセラミックハニカムフィルター、すなわちそれぞれ直径２インチの４００ｃｐｓｉフィルターと９００ｃｐｓｉフィルターを、ＰＧＭを含むスラリーでウォッシュコートした。コーティングされたハニカムフィルターで測定されたＰＧＭ含有量は、４００ｃｐｓｉフィルターで０．０４７７ｇ、９００ｃｐｓｉフィルターで０．０３０７ｇであった。フィルターは、実施例１と同じ方法で評価された。結果は、実施例１の０．０２２ｇのＰＧＭ活性化繊維サンプルおよび０．０４６２の活性化繊維サンプルのライトオフ曲線とともに、図１５Ａおよび１５Ｂに示されている。

図１５Ａおよび１５Ｂに示すように、活性化繊維サンプルの各々は、９００ｃｐｓｉフィルターを上回り、４００ｃｐｓｉフィルターを大きく上回った。これは、０．０２２ｇのＰＧＭ活性化繊維サンプルに含まれるＰＧＭの量が９００ｃｐｓｉフィルターの７２％未満、４００ｃｐｓｉフィルターのＰＧＭの半分未満であっても観察される。

実施例３
アルミナ繊維（登録商標ＳＡＦＦＩＬの下でＵｎｉｆｒａｘ Ｉ ＬＬＣ（トナワンダ、ニューヨーク州、米国）から入手可能、表面積１３０ｍ^２／ｇ）に０．０４６２ｇのＰＧＭを含浸させて、活性化繊維サンプルを提供した。４００ｃｐｓｉフィルターを、ＰＧＭを含むスラリーでウォッシュコートし、４００ｃｐｓｉフィルターで測定されたＰＧＭの量は０．０４４８ｇであった。活性化繊維サンプルおよび４００ｃｐｓｉフィルターのそれぞれを、実施例１に記載されている方法で評価した。

その後、活性繊維サンプルと４００ｃｐｓｉフィルターは、多く適用において経験される厳しい条件をシミュレートするために、８００℃で２４時間、空気中で加熱することによって加速劣化にさらされた。その後、劣化されたサンプルを、実施例１に記載された方法で評価した。結果を図１６Ａおよび１６Ｂに示す。図１６Ａおよび１６Ｂに示すように、劣化した活性繊維サンプルは、４００ｃｐｓｉフィルターと比較して優れた耐久性を示した。実際、劣化した活性繊維サンプルは、ＣＯ変換およびＶＯＣ変換の両方において、劣化した４００ｃｐｓｉフィルターおよび新しい４００ｃｐｓｉフィルターの両方よりも短いライトオフ時間を有していた。

必要なのは、廃ガス処理システムおよび他の製造／工業過程のための軽量、高温耐性、低コストおよび／またはエネルギー効率の高い構成要素を製造するために多くの異なる製品形態で使用できる組成物である。そのような組成物および／または製品形態は、球、粉末などの既存のセラミック基板をそのような組成物／製品形態で置き換えることができる可能性がある。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１） 米国特許出願公開第２０１５／２５１１６３号明細書
（特許文献２） 米国特許出願公開第２０１２／００４９１１４号明細書
（特許文献３） 米国特許出願公開第２０１６／０２４４００１号明細書
（特許文献４） 米国特許出願公開第２００３／１０６３１１号明細書

Claims (29)

1. 少なくとも５ｍ^２／ｇの表面積を有する無機繊維と、
   前記無機繊維に組み込まれた、および／または前記無機繊維の少なくとも一部に適用された活性剤と
   を有する組成物。
2. 請求項１記載の組成物において、前記活性剤は遷移金属含有触媒である、組成物。
3. 請求項２記載の組成物において、前記活性剤は、前記組成物の総重量に基づいて、０を超える量〜１０重量パーセントの量で存在する、組成物。
4. 請求項２記載の組成物において、前記活性剤は、前記組成物の総重量に基づいて、０．５〜５重量パーセントの量で存在する、組成物。
5. 請求項２記載の組成物において、前記活性剤は、前記組成物の総重量に基づいて、１〜３重量パーセントの量で存在する、組成物。
6. 請求項２記載の組成物において、前記活性剤は、白金族金属含有触媒を有する、組成物。
7. 請求項２記載の組成物であって、二酸化炭素捕捉剤、窒素酸化物捕捉剤、または、鉛またはカドミウム用の吸着剤から選択される少なくとも１つの二次薬剤をさらに有し、
   前記二次薬剤は、前記無機繊維に組み込まれる、または、前記無機繊維の少なくとも一部に適用されるものである、組成物。
8. 請求項７記載の組成物において、前記二酸化炭素捕捉剤は、炭酸バリウム、酸化バリウム、および水酸化バリウムからなる群から選択される少なくとも１つであり、
   前記窒素酸化物捕捉剤は、セリウム、ランタン、およびバリウムからなる群から選択される少なくとも１つであり、および、
   前記鉛またはカドミウム用の吸着剤は、アルミノケイ酸塩化合物である、組成物。
9. 請求項１記載の組成物において、前記無機繊維は、０．５〜１０μｍのメジアン繊維径を有する、組成物。
10. 請求項１記載の組成物において、前記無機繊維は、４〜１０μｍのメジアン繊維径を有し、および、前記無機繊維の０．１重量パーセント未満は、直径が３μｍ未満である、組成物。
11. 請求項１記載の組成物において、前記無機繊維は、１５００℃以上の融点を有する、組成物。
12. ガスを処理する方法であって、前記方法は、
    前記ガスを、少なくとも５ｍ^２／ｇの表面積を有する無機繊維と、前記無機繊維に組み込まれた、および／または前記無機繊維の少なくとも一部に適用された活性剤とを有する活性化繊維組成物に接触させる工程
    を有し、
    前記ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物、塩化水素、フッ化水素、ヒ素、ホウ素、鉛、水銀、未燃炭化水素、および揮発性有機化合物からなる群から選択される少なくとも１つを有する、方法。
13. 請求項１２記載の方法において、前記活性剤は遷移金属含有触媒である、方法。
14. 請求項１３記載の方法において、前記活性剤は、前記組成物の総重量に基づいて、０．５〜５重量パーセントの量で存在する、方法。
15. 請求項１３記載の方法において、前記活性剤は、白金族金属含有触媒を有する、方法。
16. 請求項１３記載の方法であって、二酸化炭素捕捉剤、窒素酸化物捕捉剤、または、鉛またはカドミウム用の吸着剤から選択される少なくとも１つの二次薬剤をさらに有し、
    前記二次薬剤は、前記無機繊維に組み込まれる、または、前記無機繊維の少なくとも一部に適用されるものである、方法。
17. 請求項１６記載の方法において、前記二酸化炭素捕捉剤は、炭酸バリウム、酸化バリウム、および水酸化バリウムからなる群から選択される少なくとも１つであり、
    前記窒素酸化物捕捉剤は、セリウム、ランタン、およびバリウムからなる群から選択される少なくとも１つであり、および、
    前記鉛またはカドミウム用の吸着剤は、アルミノケイ酸塩化合物である、方法。
18. 請求項１２記載の方法において、前記無機繊維は、４〜１０μｍのメジアン繊維径を有し、および、前記無機繊維の０．１重量パーセント未満は、直径が３μｍ未満である、方法。
19. 請求項１３記載の方法において、前記無機繊維は、１５００℃以上の融点を有する、方法。
20. 排出制御装置であって、前記装置は、
    少なくとも５ｍ^２／ｇの表面積を有する無機繊維と、前記無機繊維に組み込まれた、および／または前記無機繊維の少なくとも一部に適用された活性剤とを有する活性化繊維組成物と、
    透過性支持体とを有し、
    前記活性化繊維組成物は、透過性支持体内に封入されるものであり、前記透過性支持体は、それを介して流体連結を可能にするものである、装置。
21. 請求項２０記載の装置において、前記活性剤は遷移金属含有触媒である、装置。
22. 請求項２１記載の装置において、前記活性剤は、前記組成物の総重量に基づいて、０．５〜５重量パーセントの量で存在する、装置。
23. 請求項２１記載の装置において、前記活性剤は、白金族金属含有触媒を有する、装置。
24. 請求項２１記載の装置であって、二酸化炭素捕捉剤、窒素酸化物捕捉剤、または、鉛またはカドミウム用の吸着剤から選択される少なくとも１つの二次薬剤をさらに有し、
    前記二次薬剤は、前記無機繊維に組み込まれる、または、前記無機繊維の少なくとも一部に適用されるものである、装置。
25. 請求項２４記載の装置において、前記二酸化炭素捕捉剤は、炭酸バリウム、酸化バリウム、および水酸化バリウムからなる群から選択される少なくとも１つであり、
    前記窒素酸化物捕捉剤は、セリウム、ランタン、およびバリウムからなる群から選択される少なくとも１つであり、および、
    前記鉛またはカドミウム用の吸着剤は、アルミノケイ酸塩化合物である、装置。
26. 請求項２０記載の装置において、前記無機繊維は、４〜１０μｍのメジアン繊維径を有し、および、前記無機繊維の０．１重量パーセント未満は、直径が３μｍ未満である、装置。
27. 請求項２１記載の装置において、前記無機繊維は、１５００℃以上の融点を有する、装置。
28. 請求項２１記載の装置において、前記透過性支持体はメッシュである、装置。
29. 請求項２８記載の装置において、前記透過性支持体は、金属メッシュまたはポリマーメッシュである、装置。

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