JP3476774B2 - ファイバーガラスマットキャリアを有する光触媒フィルター - Google Patents
ファイバーガラスマットキャリアを有する光触媒フィルターInfo
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Description
【０００１】（発明の背景）
本発明は、二酸化チタンのような特定の金属酸化物の公
知の光触媒効果を利用するための構造に関する。より具
体的には、本発明は、ファイバーガラスの特定の担体表
面上の光触媒金属酸化物の組み合わせに関する。
知の光触媒効果を利用するための構造に関する。より具
体的には、本発明は、ファイバーガラスの特定の担体表
面上の光触媒金属酸化物の組み合わせに関する。
【０００２】光触媒的に有機物質を分解するための二酸
化チタンのような金属酸化物の使用は、先行技術におい
て広範囲に扱われている。二酸化チタンに加えて、その
光触媒効果は、亜鉛、タングステン、およびスズの酸化
物を用いて達成されると報告されている。本発明は、フ
ァイバーガラス上にコートされ得る任意の光触媒を用い
ることによって有用であることが期待される。これら
は、同様に幾つかの公知の光触媒性の非酸化物物質を含
み得るが、現在公知の技術によって金属酸化物を堆積す
る容易さによって、それらは拡大された表面積基板を用
いる使用のための好ましいカテゴリーとなる。
化チタンのような金属酸化物の使用は、先行技術におい
て広範囲に扱われている。二酸化チタンに加えて、その
光触媒効果は、亜鉛、タングステン、およびスズの酸化
物を用いて達成されると報告されている。本発明は、フ
ァイバーガラス上にコートされ得る任意の光触媒を用い
ることによって有用であることが期待される。これら
は、同様に幾つかの公知の光触媒性の非酸化物物質を含
み得るが、現在公知の技術によって金属酸化物を堆積す
る容易さによって、それらは拡大された表面積基板を用
いる使用のための好ましいカテゴリーとなる。
【０００３】光触媒化合物の有用性は、処理される液体
または気体との接触面積を増加するために大きな表面積
を有する固体担体を提供することに大きく依存する。米
国特許第５，０４５，２８８号において、触媒粒子の層
はフィルター上または粒状床（ｇｒａｎｕｌａｒ ｂｅ
ｄ）内にゆるく支持される。より実践的なアプローチ
は、固体支持メンバーを触媒でコートすることである。
例えば、二酸化チタンコーティングを支持するための多
孔質セラミック基板の使用が、米国特許第５，０３５，
７８４号に開示される。光触媒効果は、紫外線照射に対
する触媒の露光を必要とするため、ガラスのような透明
基板の使用が提唱されている。特に、米国特許第４，８
９２，７１２号；同第４，９６６，７５９号；および同
第５，０３２，２４１号（これら全てＲｏｂｉｎｓｏｎ
ら）において、ファイバーガラスは透明性および高い表
面積の両方を合わせもち、それによってファイバーガラ
スのマトリクスから作製される担体がこの目的に対して
理想的に適していることが認識されている。Ｒｏｂｉｎ
ｓｏｎらの特許は、織布および不織布の両方のファイバ
ーガラス基板について言及しているが、織布メッシュが
好ましく、不織布の実施態様に関する詳細は全く提供さ
れていない。
または気体との接触面積を増加するために大きな表面積
を有する固体担体を提供することに大きく依存する。米
国特許第５，０４５，２８８号において、触媒粒子の層
はフィルター上または粒状床（ｇｒａｎｕｌａｒ ｂｅ
ｄ）内にゆるく支持される。より実践的なアプローチ
は、固体支持メンバーを触媒でコートすることである。
例えば、二酸化チタンコーティングを支持するための多
孔質セラミック基板の使用が、米国特許第５，０３５，
７８４号に開示される。光触媒効果は、紫外線照射に対
する触媒の露光を必要とするため、ガラスのような透明
基板の使用が提唱されている。特に、米国特許第４，８
９２，７１２号；同第４，９６６，７５９号；および同
第５，０３２，２４１号（これら全てＲｏｂｉｎｓｏｎ
ら）において、ファイバーガラスは透明性および高い表
面積の両方を合わせもち、それによってファイバーガラ
スのマトリクスから作製される担体がこの目的に対して
理想的に適していることが認識されている。Ｒｏｂｉｎ
ｓｏｎらの特許は、織布および不織布の両方のファイバ
ーガラス基板について言及しているが、織布メッシュが
好ましく、不織布の実施態様に関する詳細は全く提供さ
れていない。
【０００４】不織布ファイバーガラスマットは、織布メ
ッシュより好ましい。なぜなら、実質的により大きな表
面積が不織布マットで得られるためである。プロセシン
グの間の磨耗を減少させるために、サイジング組成物は
典型的にファイバーガラス上に適用される。さらに、フ
ァイバーガラスがマット内に作製される場合、そのマッ
ト構造に構造的整合性を提供するために有機バインダー
を適用することは一般的である。ファイバーガラスマッ
トの製造業者にとってこれらのサイジングおよびバイン
ダーは有用であるが、光触媒マトリクスの製造業者によ
るそれらの使用に対して不利である。サイジングおよび
バインダーの有機ポリマー内容物は、光触媒物質のよう
な非ポリマー性コーティングのファイバーガラスマット
への接着を有意に軽減する。光触媒適用のための基板と
してファイバーガラスマットを使用する試みは、熱クリ
ーニングによって少なくとも幾らかの有機内容物を除去
する追加の工程（すなわち、高温での燃焼または揮発に
よる有機物の除去）を包含する。さらに、使用者の設備
（ｆａｃｉｌｉｔｙ）でのプロセシングの間、マットの
構造的整合性を維持することが所望されるため、熱クリ
ーニング工程は一般に光触媒物質を適用する直前に実行
される。この工程を排除することは、ファイバーガラス
マット基板を使用することを望む光触媒デバイスの製造
業者にとって高く所望される。
ッシュより好ましい。なぜなら、実質的により大きな表
面積が不織布マットで得られるためである。プロセシン
グの間の磨耗を減少させるために、サイジング組成物は
典型的にファイバーガラス上に適用される。さらに、フ
ァイバーガラスがマット内に作製される場合、そのマッ
ト構造に構造的整合性を提供するために有機バインダー
を適用することは一般的である。ファイバーガラスマッ
トの製造業者にとってこれらのサイジングおよびバイン
ダーは有用であるが、光触媒マトリクスの製造業者によ
るそれらの使用に対して不利である。サイジングおよび
バインダーの有機ポリマー内容物は、光触媒物質のよう
な非ポリマー性コーティングのファイバーガラスマット
への接着を有意に軽減する。光触媒適用のための基板と
してファイバーガラスマットを使用する試みは、熱クリ
ーニングによって少なくとも幾らかの有機内容物を除去
する追加の工程（すなわち、高温での燃焼または揮発に
よる有機物の除去）を包含する。さらに、使用者の設備
（ｆａｃｉｌｉｔｙ）でのプロセシングの間、マットの
構造的整合性を維持することが所望されるため、熱クリ
ーニング工程は一般に光触媒物質を適用する直前に実行
される。この工程を排除することは、ファイバーガラス
マット基板を使用することを望む光触媒デバイスの製造
業者にとって高く所望される。
【０００５】光触媒支持材料が、そこを通る流体（特
に、空気）の流れに比較的低い圧力の低下（ｄｒｏｐ）
をもたらすこともまた所望される。不織布ファイバーガ
ラスマットにおいて低い圧力の低下を達成することは、
通常マットの密度を低く維持することを必要とする。し
かし、この密度を下げることはまた、このマットを光触
媒マトリクスに変換する工程に関する通常のプロセシン
グ操作において処理することを可能にするために必要と
されるマットの強度を減少させる。強度は有機バインダ
ーによってマットに提供され得るが、このようなバイン
ダーを添加することはマットの有機内容物を最小化する
との目的と外れている。
に、空気）の流れに比較的低い圧力の低下（ｄｒｏｐ）
をもたらすこともまた所望される。不織布ファイバーガ
ラスマットにおいて低い圧力の低下を達成することは、
通常マットの密度を低く維持することを必要とする。し
かし、この密度を下げることはまた、このマットを光触
媒マトリクスに変換する工程に関する通常のプロセシン
グ操作において処理することを可能にするために必要と
されるマットの強度を減少させる。強度は有機バインダ
ーによってマットに提供され得るが、このようなバイン
ダーを添加することはマットの有機内容物を最小化する
との目的と外れている。
【０００６】（発明の要旨）
ここで、独自に構成されたファイバーガラスマットは、
そのファイバーガラスマットを光触媒マトリクスの製造
に直接使用することを可能にする低密度、および低い有
機材料含量を提供する目的を満たし得ることが、見出さ
れた。本発明のファイバーガラスマットは、層中にラン
ダムに配向されたガラスファイバーを含み、このガラス
ファイバーは、平面における主要量の寸法およびこの平
面に垂直な小さな厚みを有し、このガラスファイバーの
大多数は、別個のフィラメントとして存在し、このフィ
ラメントの部分は、主要量の寸法の平面にほぼ垂直の向
きで伸長し、このマット構造をインターロックする。こ
のマットは、強熱減量（「ＬＯＩ」）による測定で１．
０重量％未満の量の有機材料を含み、そしてこの層中の
ガラスファイバーおよび有機材料は、１５０〜６００ｇ
／ｍ2の密度を有する。
そのファイバーガラスマットを光触媒マトリクスの製造
に直接使用することを可能にする低密度、および低い有
機材料含量を提供する目的を満たし得ることが、見出さ
れた。本発明のファイバーガラスマットは、層中にラン
ダムに配向されたガラスファイバーを含み、このガラス
ファイバーは、平面における主要量の寸法およびこの平
面に垂直な小さな厚みを有し、このガラスファイバーの
大多数は、別個のフィラメントとして存在し、このフィ
ラメントの部分は、主要量の寸法の平面にほぼ垂直の向
きで伸長し、このマット構造をインターロックする。こ
のマットは、強熱減量（「ＬＯＩ」）による測定で１．
０重量％未満の量の有機材料を含み、そしてこの層中の
ガラスファイバーおよび有機材料は、１５０〜６００ｇ
／ｍ2の密度を有する。
【０００７】好ましいマット密度は、１５０〜３００ｇ
／ｍ2であり、最も好ましくは、１６５〜２４０ｇ／ｍ2
であり、これは接触空気清浄器として使用される場合、
所望の低い圧力低下を提供する。ＬＯＩは、好ましくは
０．５重量％未満、最も好ましくは、０．４重量％未満
である。この低い有機含量によって、熱清浄工程の必要
なく、光触媒材料の塗布が可能となる。サイジングはさ
らに使用され得、そして幾分かのサイジングが存在する
ことが好ましいが、その性質は、熱清浄が光触媒材料の
良好な接着を達成するのに必要ではないようなものであ
る。低いマット密度および低い結合剤またはサイジング
含量にも関わらず、このマットは、触媒材料の基板への
塗布に関連する通常の操作工程にマットが供され得るの
に十分な強度を有する。
／ｍ2であり、最も好ましくは、１６５〜２４０ｇ／ｍ2
であり、これは接触空気清浄器として使用される場合、
所望の低い圧力低下を提供する。ＬＯＩは、好ましくは
０．５重量％未満、最も好ましくは、０．４重量％未満
である。この低い有機含量によって、熱清浄工程の必要
なく、光触媒材料の塗布が可能となる。サイジングはさ
らに使用され得、そして幾分かのサイジングが存在する
ことが好ましいが、その性質は、熱清浄が光触媒材料の
良好な接着を達成するのに必要ではないようなものであ
る。低いマット密度および低い結合剤またはサイジング
含量にも関わらず、このマットは、触媒材料の基板への
塗布に関連する通常の操作工程にマットが供され得るの
に十分な強度を有する。
【０００８】本発明の光触媒基板の低い有機含量は、有
機結合剤およびサイジング材料に対する減少した依存度
から生じるだけでなく、従来のサイジング組成物と比較
してフィルム形成成分をほとんど有さないかまたは全く
有さないサイジング組成物の選択からも生じる。その代
わりに、サイジング組成物は、従来的にサイジング組成
物の潤滑剤および／またはカップリング剤成分に分類さ
れる構成成分から主に構成される。幾分かのフィルム形
成は、いくらかの潤滑剤および／またはカップリング剤
材料を用いて生じ得るが、好ましい実施形態において、
サイジングは、フィルム形成剤として主に働く意図的な
追加分の成分を含まない。
機結合剤およびサイジング材料に対する減少した依存度
から生じるだけでなく、従来のサイジング組成物と比較
してフィルム形成成分をほとんど有さないかまたは全く
有さないサイジング組成物の選択からも生じる。その代
わりに、サイジング組成物は、従来的にサイジング組成
物の潤滑剤および／またはカップリング剤成分に分類さ
れる構成成分から主に構成される。幾分かのフィルム形
成は、いくらかの潤滑剤および／またはカップリング剤
材料を用いて生じ得るが、好ましい実施形態において、
サイジングは、フィルム形成剤として主に働く意図的な
追加分の成分を含まない。
【０００９】本発明のマットは、このマットの平面にほ
ぼ垂直な方向に伸張する部分を有するフィラメントによ
り特徴付けられる。この効果は、ニードリング操作によ
って生じ、そしてフィラメントおよびストランドの機械
的インタロッキングを生じる。ニードリングにより依存
し、そして必要なマット強度を提供する有機結合剤にほ
とんど依存しないことによって、使用する必要のあるサ
イジングまたは結合剤には、通常、ほとんどフィルム形
成ポリマー成分が含まれない。ニードリングはまた、マ
ットの元の表面を越えて引っ張られるファイバーのスパ
イクに起因して、増加したマットバルキー性を生じる。
本発明のマットはまた、低密度に関連する比較的高いバ
ルキー性により特徴付けられ得る。
ぼ垂直な方向に伸張する部分を有するフィラメントによ
り特徴付けられる。この効果は、ニードリング操作によ
って生じ、そしてフィラメントおよびストランドの機械
的インタロッキングを生じる。ニードリングにより依存
し、そして必要なマット強度を提供する有機結合剤にほ
とんど依存しないことによって、使用する必要のあるサ
イジングまたは結合剤には、通常、ほとんどフィルム形
成ポリマー成分が含まれない。ニードリングはまた、マ
ットの元の表面を越えて引っ張られるファイバーのスパ
イクに起因して、増加したマットバルキー性を生じる。
本発明のマットはまた、低密度に関連する比較的高いバ
ルキー性により特徴付けられ得る。
【００１０】本発明のマットのさらなる好ましい特徴
は、これらが非常にフィラメント化されていることであ
る。すなわち、ガラスファイバーのストランドは個々の
フィラメントに分離されている。これは所定のマット密
度の表面積を改良し、そして本発明において低い有機含
量の使用を可能にする機械的係合を援助する。好ましく
は、ガラスファイバーは７０％フィラメント化され、そ
して最も好ましくは、少なくとも８０％フィラメント化
される。
は、これらが非常にフィラメント化されていることであ
る。すなわち、ガラスファイバーのストランドは個々の
フィラメントに分離されている。これは所定のマット密
度の表面積を改良し、そして本発明において低い有機含
量の使用を可能にする機械的係合を援助する。好ましく
は、ガラスファイバーは７０％フィラメント化され、そ
して最も好ましくは、少なくとも８０％フィラメント化
される。
【００１１】本発明の１つの局面は、光触媒材料が沈着
され得るファイバーガラスマット基板である。本発明の
マットは、例えば、強化熱可塑性材料または熱硬化性ポ
リマー材料のための他の有用性を有し得る。本発明の場
合の別の局面は、ファイバーガラスマット基板、および
流体中で有機化合物を光触媒分解し得る光触媒材料を含
むマトリクスである。
され得るファイバーガラスマット基板である。本発明の
マットは、例えば、強化熱可塑性材料または熱硬化性ポ
リマー材料のための他の有用性を有し得る。本発明の場
合の別の局面は、ファイバーガラスマット基板、および
流体中で有機化合物を光触媒分解し得る光触媒材料を含
むマトリクスである。
【００１２】（詳細な説明）
本発明は、光触媒材料が支持される基板としてファイバ
ーガラスマットを用いる。ファイバーガラスを製造し、
そしてそのファイバーガラスをマットに形成するプロセ
スは、当該分野で周知であり、それ自体は本発明の部分
ではない。従って、これらの工程を実施するための従来
の任意の方法が使用され得、そして詳細に記載される必
要はない。ファイバー形成工程およびマット形成工程の
本明細書中の記載は、使用され得るプロセスの種類を限
定するのではなくむしろ、単に本発明を実施する最良の
様式を開示するために包含される実施例であることが意
図される。必要ならば、本発明のこれらの従来の局面の
さらなる詳細は，Ｋ．Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ，Ｔｈｅ
Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｒ
ｅｓ，第３版（１９９３）に見出され得る。
ーガラスマットを用いる。ファイバーガラスを製造し、
そしてそのファイバーガラスをマットに形成するプロセ
スは、当該分野で周知であり、それ自体は本発明の部分
ではない。従って、これらの工程を実施するための従来
の任意の方法が使用され得、そして詳細に記載される必
要はない。ファイバー形成工程およびマット形成工程の
本明細書中の記載は、使用され得るプロセスの種類を限
定するのではなくむしろ、単に本発明を実施する最良の
様式を開示するために包含される実施例であることが意
図される。必要ならば、本発明のこれらの従来の局面の
さらなる詳細は，Ｋ．Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ，Ｔｈｅ
Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｒ
ｅｓ，第３版（１９９３）に見出され得る。
【００１３】マットは、他の酸化化合物または非酸化化
合物を用いて選択的に修飾される酸化ケイ素に基づく公
知のガラス組成物の繊維から構成され得る。有用なガラ
スファイバーは、当業者に公知の任意の種類の繊維化可
能ガラス組成物から形成され得、これには、「Ｅ−ガラ
ス」、「Ａ−ガラス」「Ｃ−ガラス」、「Ｄ−ガラ
ス」、「Ｒ−ガラス」、「Ｓ−ガラス」のような一般的
に公知の繊維化可能ガラス組成物から調製されるガラス
ファイバーが挙げられる。好ましいガラスファイバー
は、Ｅ−ガラスから形成される。このような組成物およ
びそれらからガラスフィラメントを作製する方法は、Ｌ
ｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ（前出）３０頁〜４４頁、４７頁
〜６０頁、１１５頁〜１２２頁、および１２６頁〜１３
５頁（これらは本明細書中において参考として援用され
る）に示されるように、当業者に周知である。
合物を用いて選択的に修飾される酸化ケイ素に基づく公
知のガラス組成物の繊維から構成され得る。有用なガラ
スファイバーは、当業者に公知の任意の種類の繊維化可
能ガラス組成物から形成され得、これには、「Ｅ−ガラ
ス」、「Ａ−ガラス」「Ｃ−ガラス」、「Ｄ−ガラ
ス」、「Ｒ−ガラス」、「Ｓ−ガラス」のような一般的
に公知の繊維化可能ガラス組成物から調製されるガラス
ファイバーが挙げられる。好ましいガラスファイバー
は、Ｅ−ガラスから形成される。このような組成物およ
びそれらからガラスフィラメントを作製する方法は、Ｌ
ｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ（前出）３０頁〜４４頁、４７頁
〜６０頁、１１５頁〜１２２頁、および１２６頁〜１３
５頁（これらは本明細書中において参考として援用され
る）に示されるように、当業者に周知である。
【００１４】ガラスファイバーは、約３．５〜約３５．
０マイクロメートルの範囲の名目フィラメント直径で作
製されており、そして任意のフィラメント直径が、理論
的に本発明において使用され得る。なおより小さなフィ
ラメント直径が、特に紡いだファイバーガラスについて
可能であるが、吸入し得る（ｒｅｓｐｉｒａｂｌｅ）繊
維の存在を避けるために３．５より上のフィラメントを
使用することが好ましい。さらに、７ミクロメートル未
満のフィラメント直径は市販では容易に入手可能ではな
い。本発明の特定の実施形態は、１０ミクロメートルの
名目フィラメント直径を有する繊維を使用している。１
７ミクロメートル以上のオーダーのより大きい直径もま
た、本発明の使用について考慮され得、処理において容
易であるという利点を有し得る。しかし、フィラメント
直径は、本発明について決定的ではない。名目フィラメ
ント直径およびガラスファイバーの指定に関するさらな
る情報について、Ｌｏｅｗｎｓｔｅｉｎ（前出）２５頁
（これらは本明細書中において参考として援用される）
を参照のこと。個々のフィラメントは、通常、ストラン
ドを形成するために集められる。ストランドあたりのフ
ィラメントの数は、約１００〜約１５，０００の範囲で
あり得、典型的には、約２００〜約７０００である。ガ
ラスファイバーストランド指定に関するさらなる情報に
ついて、Ｌｏｅｗｎｓｔｅｉｎ（前出）２７頁（これら
は本明細書中において参考として援用される）を参照の
こと。
０マイクロメートルの範囲の名目フィラメント直径で作
製されており、そして任意のフィラメント直径が、理論
的に本発明において使用され得る。なおより小さなフィ
ラメント直径が、特に紡いだファイバーガラスについて
可能であるが、吸入し得る（ｒｅｓｐｉｒａｂｌｅ）繊
維の存在を避けるために３．５より上のフィラメントを
使用することが好ましい。さらに、７ミクロメートル未
満のフィラメント直径は市販では容易に入手可能ではな
い。本発明の特定の実施形態は、１０ミクロメートルの
名目フィラメント直径を有する繊維を使用している。１
７ミクロメートル以上のオーダーのより大きい直径もま
た、本発明の使用について考慮され得、処理において容
易であるという利点を有し得る。しかし、フィラメント
直径は、本発明について決定的ではない。名目フィラメ
ント直径およびガラスファイバーの指定に関するさらな
る情報について、Ｌｏｅｗｎｓｔｅｉｎ（前出）２５頁
（これらは本明細書中において参考として援用される）
を参照のこと。個々のフィラメントは、通常、ストラン
ドを形成するために集められる。ストランドあたりのフ
ィラメントの数は、約１００〜約１５，０００の範囲で
あり得、典型的には、約２００〜約７０００である。ガ
ラスファイバーストランド指定に関するさらなる情報に
ついて、Ｌｏｅｗｎｓｔｅｉｎ（前出）２７頁（これら
は本明細書中において参考として援用される）を参照の
こと。
【００１５】処理の間のフィラメント間の破壊的摩耗を
防ぐために、ガラスファイバーは、繊維を潤滑にし、フ
ィラメントをストランドに結合するために役立つサイジ
ング組成物を用いてそれらの表面の少なくとも一部上で
慣用的にコーティングされる。慣用的には、大部分のサ
イジング組成物は、それらの最も大きな有機成分とし
て、ポリマー性フィルム形成材料を含む。最も慣用的な
サイジング組成物はまた、カップリング剤、潤滑剤、お
よび界面活性剤を含む。他の少量の添加物（例えば、静
電防止剤）がまた、存在し得る。ファイバーガラスの有
機含有量を最小化するために、本発明は、通常一次フィ
ルム形成を考慮される材料をほとんど含まないかまたは
全く含まないサイジング組成物を使用する。これは、フ
ィルム形成が、残りの成分で生じないことを意味しな
い。存在する場合、特に、カップリング剤がある程度の
フィルム形成を作り出すと考えられるが、従来のフィル
ムフォーマー（ｆｉｌｍ ｆｏｒｍｅｒ）が選択される
エラストマーのタイプのものではない。本発明におい
て、比較的もろい（ｆｒｉａｂｌｅ）フィルムは、不利
であるとは考えられない。なぜなら、このようなフィル
ムは、このストランドの開口部において個々のフィラメ
ント（これは、引き続くマット形成工程で行われる）に
対して役立つからである。マットの表面積が増加し、フ
ィラメントの機械的織り込み（ｉｎｔｅｒｔｗｉｎｉｎ
ｇ）の機会がより増加するので、フィラメント化は利点
がある。本発明において、サイジング成分は、第１にそ
れらの潤滑性の機能について選択され、従って好ましく
は、従来の潤滑剤を含む。カップリング剤もまた、潤滑
機能に役立ち得るので、本発明のサイジング組成物は、
従来の潤滑剤の代わりに、または従来の潤滑剤に加えて
カップリング剤を含み得る。
防ぐために、ガラスファイバーは、繊維を潤滑にし、フ
ィラメントをストランドに結合するために役立つサイジ
ング組成物を用いてそれらの表面の少なくとも一部上で
慣用的にコーティングされる。慣用的には、大部分のサ
イジング組成物は、それらの最も大きな有機成分とし
て、ポリマー性フィルム形成材料を含む。最も慣用的な
サイジング組成物はまた、カップリング剤、潤滑剤、お
よび界面活性剤を含む。他の少量の添加物（例えば、静
電防止剤）がまた、存在し得る。ファイバーガラスの有
機含有量を最小化するために、本発明は、通常一次フィ
ルム形成を考慮される材料をほとんど含まないかまたは
全く含まないサイジング組成物を使用する。これは、フ
ィルム形成が、残りの成分で生じないことを意味しな
い。存在する場合、特に、カップリング剤がある程度の
フィルム形成を作り出すと考えられるが、従来のフィル
ムフォーマー（ｆｉｌｍ ｆｏｒｍｅｒ）が選択される
エラストマーのタイプのものではない。本発明におい
て、比較的もろい（ｆｒｉａｂｌｅ）フィルムは、不利
であるとは考えられない。なぜなら、このようなフィル
ムは、このストランドの開口部において個々のフィラメ
ント（これは、引き続くマット形成工程で行われる）に
対して役立つからである。マットの表面積が増加し、フ
ィラメントの機械的織り込み（ｉｎｔｅｒｔｗｉｎｉｎ
ｇ）の機会がより増加するので、フィラメント化は利点
がある。本発明において、サイジング成分は、第１にそ
れらの潤滑性の機能について選択され、従って好ましく
は、従来の潤滑剤を含む。カップリング剤もまた、潤滑
機能に役立ち得るので、本発明のサイジング組成物は、
従来の潤滑剤の代わりに、または従来の潤滑剤に加えて
カップリング剤を含み得る。
【００１６】ガラスファイバー潤滑剤（これらの少なく
とも１つが本発明のサイジングに含まれる）は、従来考
慮されるポリマー性フィルム形成材料であるものとは異
なる。ガラスファイバー潤滑剤は、いくらかのガラスフ
ィルム形成能を有し得るが、それ以外では、その目的の
ためには選択されない。有用なガラスファイバー潤滑剤
には、カチオン性、非イオン性またはアニオン性潤滑剤
およびこれらの混合物が挙げられる。繊維潤滑剤は、固
体の総計に基づいてサイジング組成物の０〜１００重量
％を含み得る。好ましくは、潤滑剤およびカップリング
剤の組み合わせが使用され、この場合、潤滑剤は、サイ
ジング組成物の固体の総計の基づいて１〜２０重量％の
量で存在し得る。多くの公知の繊維潤滑剤のうちのいく
つかの例には、脂肪酸のアミン塩（例えば、１２〜２２
個の炭素原子を有する脂肪酸部分および／または窒素原
子に結合された１〜２２個の原子のアルキル基を有する
第３級アミンを含む）、アルキルイミダゾリン誘導体
（例えば、脂肪酸とポリアルキレンポリアミンとの反応
によって形成され得る）、酸可溶化脂肪酸アミド（例え
ば、ステアリン酸アミドのような４〜２４個の炭素原子
の酸基を有する飽和または不飽和の脂肪酸アミド）、脂
肪酸およびポリエチレンイミンおよびアミド置換ポリエ
チレンイミンの縮合物、例えば、ＥＭＥＲＹ（登録商
標）６７１７、部分アミド化ポリエチレンイミン（Ｈｅ
ｎｋｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販）が挙げら
れる。
とも１つが本発明のサイジングに含まれる）は、従来考
慮されるポリマー性フィルム形成材料であるものとは異
なる。ガラスファイバー潤滑剤は、いくらかのガラスフ
ィルム形成能を有し得るが、それ以外では、その目的の
ためには選択されない。有用なガラスファイバー潤滑剤
には、カチオン性、非イオン性またはアニオン性潤滑剤
およびこれらの混合物が挙げられる。繊維潤滑剤は、固
体の総計に基づいてサイジング組成物の０〜１００重量
％を含み得る。好ましくは、潤滑剤およびカップリング
剤の組み合わせが使用され、この場合、潤滑剤は、サイ
ジング組成物の固体の総計の基づいて１〜２０重量％の
量で存在し得る。多くの公知の繊維潤滑剤のうちのいく
つかの例には、脂肪酸のアミン塩（例えば、１２〜２２
個の炭素原子を有する脂肪酸部分および／または窒素原
子に結合された１〜２２個の原子のアルキル基を有する
第３級アミンを含む）、アルキルイミダゾリン誘導体
（例えば、脂肪酸とポリアルキレンポリアミンとの反応
によって形成され得る）、酸可溶化脂肪酸アミド（例え
ば、ステアリン酸アミドのような４〜２４個の炭素原子
の酸基を有する飽和または不飽和の脂肪酸アミド）、脂
肪酸およびポリエチレンイミンおよびアミド置換ポリエ
チレンイミンの縮合物、例えば、ＥＭＥＲＹ（登録商
標）６７１７、部分アミド化ポリエチレンイミン（Ｈｅ
ｎｋｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販）が挙げら
れる。
【００１７】有用なアルキルイミダゾリン誘導体には、
ＣＡＴＩＯＮ Ｘ（Ｒｈｏｎｅ Ｐｏｕｌｅｎｃ（Ｐｒ
ｉｎｃｅｔｏｎ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）製）、および
ＬＵＢＲＩＬ ＣＡＴ−Ｘ／ＶＣ（Ｒｈｏｄｉａ（Ｃｒ
ａｎｂｕｒｙ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）製）が挙げられ
る。他の有用な潤滑剤には、ＲＤ−１１３５Ｂエポキシ
ド化ポリエステル（Ｂｏｒｄｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
（Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，Ｋｅｎｔｕｃｋｙ）から市販
されている）、ＣＩＲＲＡＳＯＬ １８５Ａ脂肪酸アミ
ド、ＫＥＴＪＥＮＬＵＢＥ ５２２部分カルボキシル化
ポリエステル（Ａｋｚｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎ
ｃ．（Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）から市販さ
れている）、およびＰＲＯＴＯＬＵＢＥ ＨＤ高密度ポ
リエチレンエマルジョン（Ｓｙｂｒｏｎ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌｓ（Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅ
ｙ）から市販されている）が挙げられる。
ＣＡＴＩＯＮ Ｘ（Ｒｈｏｎｅ Ｐｏｕｌｅｎｃ（Ｐｒ
ｉｎｃｅｔｏｎ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）製）、および
ＬＵＢＲＩＬ ＣＡＴ−Ｘ／ＶＣ（Ｒｈｏｄｉａ（Ｃｒ
ａｎｂｕｒｙ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）製）が挙げられ
る。他の有用な潤滑剤には、ＲＤ−１１３５Ｂエポキシ
ド化ポリエステル（Ｂｏｒｄｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
（Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，Ｋｅｎｔｕｃｋｙ）から市販
されている）、ＣＩＲＲＡＳＯＬ １８５Ａ脂肪酸アミ
ド、ＫＥＴＪＥＮＬＵＢＥ ５２２部分カルボキシル化
ポリエステル（Ａｋｚｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎ
ｃ．（Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）から市販さ
れている）、およびＰＲＯＴＯＬＵＢＥ ＨＤ高密度ポ
リエチレンエマルジョン（Ｓｙｂｒｏｎ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌｓ（Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅ
ｙ）から市販されている）が挙げられる。
【００１８】本発明のサイジング組成物に含まれ得るカ
ップリング剤は、オルガノシランカップリング剤、遷移
金属カップリング剤（例えば、チタン、ジルコニウムお
よびクロムカップリング剤）、アミノ含有Ｗｅｒｎｅｒ
カップリング剤、ならびにこれらの混合物からなる群か
ら選択され得る。これらのカップリング剤は、代表的
に、二官能性を有する。各々の金属またはシリコン原子
は、ガラス繊維の表面と反応し得るか、またはそうでな
ければ、ガラス繊維の表面に化学的に接続され得る（必
ずしも、結合されるわけではない）１個以上の基を、こ
の原子に接続する。慣習的に、カップリング剤に含まれ
る他の官能基は、フィルム形成ポリマーに反応性または
相溶性を提供する。通常のフィルム形成ポリマーは、本
発明において依存されないので、この官能基は、重要で
ない。しかし、いくつかのカップリング剤とのいくらか
の自己架橋結合能力は、さらなる官能基により提供され
得る。
ップリング剤は、オルガノシランカップリング剤、遷移
金属カップリング剤（例えば、チタン、ジルコニウムお
よびクロムカップリング剤）、アミノ含有Ｗｅｒｎｅｒ
カップリング剤、ならびにこれらの混合物からなる群か
ら選択され得る。これらのカップリング剤は、代表的
に、二官能性を有する。各々の金属またはシリコン原子
は、ガラス繊維の表面と反応し得るか、またはそうでな
ければ、ガラス繊維の表面に化学的に接続され得る（必
ずしも、結合されるわけではない）１個以上の基を、こ
の原子に接続する。慣習的に、カップリング剤に含まれ
る他の官能基は、フィルム形成ポリマーに反応性または
相溶性を提供する。通常のフィルム形成ポリマーは、本
発明において依存されないので、この官能基は、重要で
ない。しかし、いくつかのカップリング剤とのいくらか
の自己架橋結合能力は、さらなる官能基により提供され
得る。
【００１９】オルガノシラン化合物は、本発明において
好ましいカップリング剤である。適切なオルガノシラン
カップリング剤の例には、Ｚ−６０４０γ−グリシドオ
キシプロピルトリメトキシシラン（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉ
ｎｇから市販される）、Ａ−１８７γ−グリシドオキシ
プロピルトリメトキシシラン、Ａ−１７４γ−メタクリ
ルオキシプロピルトリメトキシシラン、およびＡ−１１
００γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（これらの
各々は、ＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．
（Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）から市販さ
れる）が挙げられる。カップリング剤の量は，全固体を
基準として、サイジング組成物の０〜８０重量％であり
得る。好ましい実施形態において、このカップリング剤
含有量は、少なくとも１０％、最も好ましくは、少なく
とも３０％である。このオルガノシランカップリング剤
は、ガラス繊維に塗布する前に、少なくとも部分的に水
で加水分解され得る。
好ましいカップリング剤である。適切なオルガノシラン
カップリング剤の例には、Ｚ−６０４０γ−グリシドオ
キシプロピルトリメトキシシラン（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉ
ｎｇから市販される）、Ａ−１８７γ−グリシドオキシ
プロピルトリメトキシシラン、Ａ−１７４γ−メタクリ
ルオキシプロピルトリメトキシシラン、およびＡ−１１
００γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（これらの
各々は、ＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．
（Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）から市販さ
れる）が挙げられる。カップリング剤の量は，全固体を
基準として、サイジング組成物の０〜８０重量％であり
得る。好ましい実施形態において、このカップリング剤
含有量は、少なくとも１０％、最も好ましくは、少なく
とも３０％である。このオルガノシランカップリング剤
は、ガラス繊維に塗布する前に、少なくとも部分的に水
で加水分解され得る。
【００２０】このサイジング組成物は、水性媒体中のサ
イジング組成物の他の成分を安定化させるために、１以
上の界面活性剤を含み得る。サイジング組成物をガラス
繊維上に塗布する場合、このサイジング組成物は、好ま
しくは、その数倍の重量まで水で希釈される。適切な界
面活性剤の例には、ポリオキシアルキレンブロックコポ
リマー（例えば、ＰＬＵＲＯＮＩＣTMＦ−１０８ポリオ
キシプロピレン−ポリオキシエチレンコポリマー（ＢＡ
ＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐａｒｓｉｐｐａｎ
ｙ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）から市販される））、エト
キシル化アルキルフェノール（例えば、ＩＧＥＰＡＬ
ＣＡ−６３０エトキシル化オクチルフェノキシエタノー
ル（ＧＡＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｗａｙｎｅ，Ｎ
ｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）から市販される））、ポリオキシ
エチレンオクチルフェニルグリコールエーテル、ソルビ
トールエステルのエチレンオキシド誘導体およびポリオ
キシエチル化植物油（例えば、ＥＭＵＬＰＨＯＲ ＥＬ
−７１９（ＧＡＦ Ｃｏｒｐ．から市販される））が挙
げられる。一般的に、界面活性剤の量は、全固体を基準
としてサイジング組成物の０〜４０重量％であり得る。
イジング組成物の他の成分を安定化させるために、１以
上の界面活性剤を含み得る。サイジング組成物をガラス
繊維上に塗布する場合、このサイジング組成物は、好ま
しくは、その数倍の重量まで水で希釈される。適切な界
面活性剤の例には、ポリオキシアルキレンブロックコポ
リマー（例えば、ＰＬＵＲＯＮＩＣTMＦ−１０８ポリオ
キシプロピレン−ポリオキシエチレンコポリマー（ＢＡ
ＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐａｒｓｉｐｐａｎ
ｙ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）から市販される））、エト
キシル化アルキルフェノール（例えば、ＩＧＥＰＡＬ
ＣＡ−６３０エトキシル化オクチルフェノキシエタノー
ル（ＧＡＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｗａｙｎｅ，Ｎ
ｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）から市販される））、ポリオキシ
エチレンオクチルフェニルグリコールエーテル、ソルビ
トールエステルのエチレンオキシド誘導体およびポリオ
キシエチル化植物油（例えば、ＥＭＵＬＰＨＯＲ ＥＬ
−７１９（ＧＡＦ Ｃｏｒｐ．から市販される））が挙
げられる。一般的に、界面活性剤の量は、全固体を基準
としてサイジング組成物の０〜４０重量％であり得る。
【００２１】微量の種々の添加剤はまた、静電防止剤、
殺真菌剤、殺菌剤、および消泡物質のようなサイジング
で存在し得る。また、適切なｐＨ（代表的に、２〜１
０）の水性サイジング組成物を提供するのに十分な量の
有機酸もしくは有機塩基および／または無機酸もしくは
無機塩基が、サイジング組成物中に含まれ得る。水（好
ましくは、脱イオン化された水）は、繊維ガラス上への
ほぼ均一なコーティングの塗布を容易にするのに十分な
量で、サイジング組成物中に含まれる。サイジング組成
物の固体分の重量％は、一般的に、約５重量％〜約２０
重量％の範囲であるが、サイジングの希釈は、使用され
るアプリケータのタイプのような因子にかなり依存し
て、変化し得る。
殺真菌剤、殺菌剤、および消泡物質のようなサイジング
で存在し得る。また、適切なｐＨ（代表的に、２〜１
０）の水性サイジング組成物を提供するのに十分な量の
有機酸もしくは有機塩基および／または無機酸もしくは
無機塩基が、サイジング組成物中に含まれ得る。水（好
ましくは、脱イオン化された水）は、繊維ガラス上への
ほぼ均一なコーティングの塗布を容易にするのに十分な
量で、サイジング組成物中に含まれる。サイジング組成
物の固体分の重量％は、一般的に、約５重量％〜約２０
重量％の範囲であるが、サイジングの希釈は、使用され
るアプリケータのタイプのような因子にかなり依存し
て、変化し得る。
【００２２】本発明の好ましい実施形態において使用さ
れるサイジング組成物を、以下のように作製した： 成分 量（重量部） １ 水 ３６３２．００ ２ 酢酸 ４５．４０ ３ シラン1 １６９．５０ ４ カチオン性軟化剤2 １８．１６ ５ 温水 ４８４．２０ ６ 界面活性剤3 ８４．８０ ７ 温水 ４８４．２０1 Ａ−１１００γアミノプロピルトリエトキシシラン
（ＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｔａ
ｒｒｙｔｏｗｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ））2 ＬＵＢＲＩＬ ＣＡＴ−Ｘ／ＶＣ、イミダゾリン（Ｒ
ｈｏｄｉａ，Ｉｎｃ．，Ｃｒａｎｂｕｒｙ，Ｎｅｗ Ｊ
ｅｒｓｅｙ）3 ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ−６３０（ＧＡＦ Ｃｏｒｐｏｒ
ａｔｉｏｎ，Ｗａｙｎｅ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）。
れるサイジング組成物を、以下のように作製した： 成分 量（重量部） １ 水 ３６３２．００ ２ 酢酸 ４５．４０ ３ シラン1 １６９．５０ ４ カチオン性軟化剤2 １８．１６ ５ 温水 ４８４．２０ ６ 界面活性剤3 ８４．８０ ７ 温水 ４８４．２０1 Ａ−１１００γアミノプロピルトリエトキシシラン
（ＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｔａ
ｒｒｙｔｏｗｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ））2 ＬＵＢＲＩＬ ＣＡＴ−Ｘ／ＶＣ、イミダゾリン（Ｒ
ｈｏｄｉａ，Ｉｎｃ．，Ｃｒａｎｂｕｒｙ，Ｎｅｗ Ｊ
ｅｒｓｅｙ）3 ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ−６３０（ＧＡＦ Ｃｏｒｐｏｒ
ａｔｉｏｎ，Ｗａｙｎｅ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）。
【００２３】成分４および５を、２０分間攪拌すること
によって予め混合し、その後、他の成分へ添加した。成
分６および７を、２０分間攪拌することによって予め混
合し、その後、他の成分へ添加した。
によって予め混合し、その後、他の成分へ添加した。成
分６および７を、２０分間攪拌することによって予め混
合し、その後、他の成分へ添加した。
【００２４】上述のサイジング組成物の有機構成要素の
全ての総計を本発明において最小化して、ヒートクリー
ニング工程の必要性を回避した。一般的に、このガラス
ファイバーマットのＬＯＩは、１．０重量％未満、好ま
しくは０．５重量％未満、最も好ましくは０．４重量％
未満である。いくらかのサイジングが好ましくは存在す
るが、上述のように、その構成要素は、ＬＯＩを最小化
するように選択される。いくらかのサイジングが存在す
る好ましい実施形態において、このマットのＬＯＩは、
少なくとも０．１重量％である。
全ての総計を本発明において最小化して、ヒートクリー
ニング工程の必要性を回避した。一般的に、このガラス
ファイバーマットのＬＯＩは、１．０重量％未満、好ま
しくは０．５重量％未満、最も好ましくは０．４重量％
未満である。いくらかのサイジングが好ましくは存在す
るが、上述のように、その構成要素は、ＬＯＩを最小化
するように選択される。いくらかのサイジングが存在す
る好ましい実施形態において、このマットのＬＯＩは、
少なくとも０．１重量％である。
【００２５】このサイジングは、当該分野で公知の種々
の任意の様式によって、例えば、静的もしくは動的アプ
リケータ（例えば、ローラーもしくはベルトアプリケー
タ）とフィラメントを接触させることによって、または
噴霧することによって、または他の手段によって、フィ
ラメント上に適用され得る。適切なアプリケータの考察
については、Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ（前出）の第１６
５頁〜第１７２頁を参照のこと（これは、本明細書中で
参考として援用される）。サイジングされたフィラメン
トは、ストランドに寄せ集められ得る。１つのストラン
ド当たりのフィラメントの数は、約１００〜約１５，０
００、より典型的には約２００〜約７０００の範囲であ
り得る。ガラスファイバーストランド指定に関するさら
なる情報については、Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ（前出）
の第２７頁を参照のこと（これは、本明細書中で参考と
して援用される）。
の任意の様式によって、例えば、静的もしくは動的アプ
リケータ（例えば、ローラーもしくはベルトアプリケー
タ）とフィラメントを接触させることによって、または
噴霧することによって、または他の手段によって、フィ
ラメント上に適用され得る。適切なアプリケータの考察
については、Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ（前出）の第１６
５頁〜第１７２頁を参照のこと（これは、本明細書中で
参考として援用される）。サイジングされたフィラメン
トは、ストランドに寄せ集められ得る。１つのストラン
ド当たりのフィラメントの数は、約１００〜約１５，０
００、より典型的には約２００〜約７０００の範囲であ
り得る。ガラスファイバーストランド指定に関するさら
なる情報については、Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ（前出）
の第２７頁を参照のこと（これは、本明細書中で参考と
して援用される）。
【００２６】サイジングされたストランドは、室温また
は高温で乾燥され、含水量を除去し、そして任意の硬化
可能なサイジングまたは存在し得る第２のコーティング
組成物を硬化する。パッケージまたはケークを形成する
ガラスファイバーの乾燥は、当該分野において通常であ
り、そしてさらなる詳細は、Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ
（前出）の第２１９頁〜第２２２頁（これは、本明細書
中で参考として援用される）に見られ得る。
は高温で乾燥され、含水量を除去し、そして任意の硬化
可能なサイジングまたは存在し得る第２のコーティング
組成物を硬化する。パッケージまたはケークを形成する
ガラスファイバーの乾燥は、当該分野において通常であ
り、そしてさらなる詳細は、Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ
（前出）の第２１９頁〜第２２２頁（これは、本明細書
中で参考として援用される）に見られ得る。
【００２７】本発明の好ましい実施ではないが、第２の
コーティングがストランドに適用され得る。この第２の
コーティング組成物は、好ましくは水性ベースであり、
そして上述のサイジング組成物と類似の成分を含み得
る。この第２のコーティング組成物は、ストランドの表
面の少なくとも一部に、ストランドの一部をコーティン
グするかまたは含浸するのに有効な量で、適用され得
る。第２のコーティングは、例えば、この組成物を含む
浴中にストランドを浸漬することによって、ストランド
にこの組成物を噴霧することによって、または静的もし
くは動的アプリケータ（例えば、ローラーもしくはベル
トアプリケータ）とストランドを接触させることによっ
て、慣習的に適用され得る。コーティングされたストラ
ンドは、型を通過してストランドから過剰なコーティン
グを除去され得、そして／または上述のように少なくと
も部分的に第２のコーティングが乾燥および硬化するの
に十分な時間の間、乾燥され得る。第２のコーティング
は、使用される場合、上述のサイジング組成物と類似の
組成を有する。乾燥後、いくつかのほぼ平行なストラン
ドを共に巻くことによって粗紡パッケージ（ｒｏｖｉｎ
ｇ ｐａｃｋａｇｅ）へ寄せ集めることは、マット用に
意図されるストランドについての一般的な実施である。
コーティングがストランドに適用され得る。この第２の
コーティング組成物は、好ましくは水性ベースであり、
そして上述のサイジング組成物と類似の成分を含み得
る。この第２のコーティング組成物は、ストランドの表
面の少なくとも一部に、ストランドの一部をコーティン
グするかまたは含浸するのに有効な量で、適用され得
る。第２のコーティングは、例えば、この組成物を含む
浴中にストランドを浸漬することによって、ストランド
にこの組成物を噴霧することによって、または静的もし
くは動的アプリケータ（例えば、ローラーもしくはベル
トアプリケータ）とストランドを接触させることによっ
て、慣習的に適用され得る。コーティングされたストラ
ンドは、型を通過してストランドから過剰なコーティン
グを除去され得、そして／または上述のように少なくと
も部分的に第２のコーティングが乾燥および硬化するの
に十分な時間の間、乾燥され得る。第２のコーティング
は、使用される場合、上述のサイジング組成物と類似の
組成を有する。乾燥後、いくつかのほぼ平行なストラン
ドを共に巻くことによって粗紡パッケージ（ｒｏｖｉｎ
ｇ ｐａｃｋａｇｅ）へ寄せ集めることは、マット用に
意図されるストランドについての一般的な実施である。
【００２８】好ましくは、マットは、チョッパーによっ
て不連続な長さへ切断されたストランドから形成され
る。マットの製造およびフィラメントのインターロック
（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ）を促進するために、これ
らの切断された長さは、一般的に２センチメートルを超
え、そして一般的に１０センチメートル以下の平均長さ
で提供される。より短い長さは、一般的に、構造的に一
体化したマットへの変換が困難であり、そしてより長い
長さは、マット形成プロセスにおいて扱うのが困難であ
る。５センチメートルの切断された長さが、首尾良く使
用され、そしていくらかの強度利点が、７〜８センチメ
ートルのオーダーのわずかに長い長さで達成され得る。
Ｍｏｄｅｌ９０チョッパー（Ｆｉｎｎ ａｎｄ Ｆｒａ
ｍ，Ｉｎｃ．）のような市販のチョッパーが適切であ
る。切断されたストランドの層を形成するために有用な
装置およびプロセスは、Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ（前
出）の第２９３頁〜第３０３頁に開示され、これは、本
明細書中で参考として援用される。
て不連続な長さへ切断されたストランドから形成され
る。マットの製造およびフィラメントのインターロック
（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ）を促進するために、これ
らの切断された長さは、一般的に２センチメートルを超
え、そして一般的に１０センチメートル以下の平均長さ
で提供される。より短い長さは、一般的に、構造的に一
体化したマットへの変換が困難であり、そしてより長い
長さは、マット形成プロセスにおいて扱うのが困難であ
る。５センチメートルの切断された長さが、首尾良く使
用され、そしていくらかの強度利点が、７〜８センチメ
ートルのオーダーのわずかに長い長さで達成され得る。
Ｍｏｄｅｌ９０チョッパー（Ｆｉｎｎ ａｎｄ Ｆｒａ
ｍ，Ｉｎｃ．）のような市販のチョッパーが適切であ
る。切断されたストランドの層を形成するために有用な
装置およびプロセスは、Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ（前
出）の第２９３頁〜第３０３頁に開示され、これは、本
明細書中で参考として援用される。
【００２９】本発明の触媒基板において高表面積を提供
するために、繊維ガラスストランが少なくとも部分的に
フィラメント化され、すなわち、このストランドを含む
フィラメントの束は、少なくとも部分的にそれぞれのフ
ィラメントに分割される。本発明のマットにおけるガラ
ス繊維は、好ましくは少なくとも７０重量％がフィラメ
ント化されており、さらに好ましくは少なくとも８０％
がフィラメント化されており、そして最も好ましくは少
なくとも９０％がフィラメント化されている。１００％
のフィラメント化が最適であるが、これはほとんど完全
に達成されない。フィラメント化自体は、当該分野で公
知であり、そして代表的に、マット形成装置に付随した
機械的手段またはニューマチック手段（ｐｎｅｕｍａｔ
ｉｃ ｍｅａｎ）によって達成され得る。ストランドに
高度なフラグメント化を有利に与える装置の例は、ＲＡ
ＮＤＯ−ＯＰＥＮＥＲ ＢＬＥＮＤＥＲ（これは、Ｒａ
ｎｄｏ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏ
ｆ Ｍａｃｅｄｏｎ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋから市販のＭＯ
ＤＥＬ Ｂ ＲＡＮＤＯ−ＷＥＢ（登録商標）プロセッ
サの一部である）である。あるいは、ストランドオープ
ナーは、カード機（Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ ｏｎ
Ｗｈｅｅｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｇｒｒｅｎｖｉｌｌｅ、Ｓ
ｏｕｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ）またはＮ．Ｓｃｈｌｕｍ
ｂｅｒｇｅｒ（ＵＳＡ）Ｉｎｃ．（Ｃｈａｒｌｏｔｔ
ｅ、Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ）から市販されるも
のなど）であっても良い。Ｒａｎｄｏモデルのオープニ
ング作用（ｏｐｅｎｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ）は、反対方
向に回転する一連のロール間にストランドを通過するこ
とによって生じる運動（ａｇｉｔａｔｉｏｎ）である。
フィラメント化されたストランドの割合は、ストランド
オープナーの対向ロール間の空間およびロールの回転速
度を調節することによって調節され得る。
するために、繊維ガラスストランが少なくとも部分的に
フィラメント化され、すなわち、このストランドを含む
フィラメントの束は、少なくとも部分的にそれぞれのフ
ィラメントに分割される。本発明のマットにおけるガラ
ス繊維は、好ましくは少なくとも７０重量％がフィラメ
ント化されており、さらに好ましくは少なくとも８０％
がフィラメント化されており、そして最も好ましくは少
なくとも９０％がフィラメント化されている。１００％
のフィラメント化が最適であるが、これはほとんど完全
に達成されない。フィラメント化自体は、当該分野で公
知であり、そして代表的に、マット形成装置に付随した
機械的手段またはニューマチック手段（ｐｎｅｕｍａｔ
ｉｃ ｍｅａｎ）によって達成され得る。ストランドに
高度なフラグメント化を有利に与える装置の例は、ＲＡ
ＮＤＯ−ＯＰＥＮＥＲ ＢＬＥＮＤＥＲ（これは、Ｒａ
ｎｄｏ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏ
ｆ Ｍａｃｅｄｏｎ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋから市販のＭＯ
ＤＥＬ Ｂ ＲＡＮＤＯ−ＷＥＢ（登録商標）プロセッ
サの一部である）である。あるいは、ストランドオープ
ナーは、カード機（Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ ｏｎ
Ｗｈｅｅｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｇｒｒｅｎｖｉｌｌｅ、Ｓ
ｏｕｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ）またはＮ．Ｓｃｈｌｕｍ
ｂｅｒｇｅｒ（ＵＳＡ）Ｉｎｃ．（Ｃｈａｒｌｏｔｔ
ｅ、Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ）から市販されるも
のなど）であっても良い。Ｒａｎｄｏモデルのオープニ
ング作用（ｏｐｅｎｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ）は、反対方
向に回転する一連のロール間にストランドを通過するこ
とによって生じる運動（ａｇｉｔａｔｉｏｎ）である。
フィラメント化されたストランドの割合は、ストランド
オープナーの対向ロール間の空間およびロールの回転速
度を調節することによって調節され得る。
【００３０】オープニングプロセスの後、繊維ガラス
は、マット形成装置へと運搬され得る。好ましいマット
形成機は、ＲＡＮＤＯ−ＷＥＢＢＥＲ（登録商標）（以
下に記載されるＭＯＤＥＬ Ｂ ＲＡＮＤＯ−ＷＥＢ
（登録商標）プロセッサの一部である）である。Ｒａｎ
ｄｏプロセスにおいて、ガラス繊維は空気流によって運
搬される。このタイプのマット形成機において、繊維
は、供給マットを形成するために大気圧未満の圧力に維
持された回転円筒状供給マットコンデンサスクリーン
（ｒｏｔａｔｉｎｇ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｆｅｅ
ｄ ｍａｔ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｓｃｒｅｅｎ）の表
面上に堆積される。供給マットは、この供給マットコン
デンサから剥離され、そして、このときに他方の空気流
によって運搬される供給マットからそれぞれのストラン
ドおよびモノフィラメントをコーミングするテーカイン
（ｌｉｃｋｅｒｉｎ）へと供給され、そして大気圧未満
の圧力で維持される他方の回転円筒状コンデンサスクリ
ーンの表面上にマットとして堆積される。このように形
成されたマットは、マット形成機からニードリングステ
ーションへと運搬される。
は、マット形成装置へと運搬され得る。好ましいマット
形成機は、ＲＡＮＤＯ−ＷＥＢＢＥＲ（登録商標）（以
下に記載されるＭＯＤＥＬ Ｂ ＲＡＮＤＯ−ＷＥＢ
（登録商標）プロセッサの一部である）である。Ｒａｎ
ｄｏプロセスにおいて、ガラス繊維は空気流によって運
搬される。このタイプのマット形成機において、繊維
は、供給マットを形成するために大気圧未満の圧力に維
持された回転円筒状供給マットコンデンサスクリーン
（ｒｏｔａｔｉｎｇ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｆｅｅ
ｄ ｍａｔ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｓｃｒｅｅｎ）の表
面上に堆積される。供給マットは、この供給マットコン
デンサから剥離され、そして、このときに他方の空気流
によって運搬される供給マットからそれぞれのストラン
ドおよびモノフィラメントをコーミングするテーカイン
（ｌｉｃｋｅｒｉｎ）へと供給され、そして大気圧未満
の圧力で維持される他方の回転円筒状コンデンサスクリ
ーンの表面上にマットとして堆積される。このように形
成されたマットは、マット形成機からニードリングステ
ーションへと運搬される。
【００３１】従来のマットは、時折、少量の単一方向の
ガラス繊維、プラスチック繊維および／またはファブリ
ックと合わされる。これらの追加繊維の目的は、積層工
程の前の製造工程中に一時強度をマットに提供すること
である。これらの補強ストランドおよび／またはファブ
リックは、マットの層間に配置され得るか、またはマッ
トの片側に配置され得、次に、ニードリング作業に供さ
れ得る。本発明によって除外されないが、これらの補強
層は、本発明の好ましい実施形態に必要であることが見
出されていない。本発明のマットの力学強度がこのよう
な強化ストランドまたはファブリックを含まずに得られ
得ることに価値がある。
ガラス繊維、プラスチック繊維および／またはファブリ
ックと合わされる。これらの追加繊維の目的は、積層工
程の前の製造工程中に一時強度をマットに提供すること
である。これらの補強ストランドおよび／またはファブ
リックは、マットの層間に配置され得るか、またはマッ
トの片側に配置され得、次に、ニードリング作業に供さ
れ得る。本発明によって除外されないが、これらの補強
層は、本発明の好ましい実施形態に必要であることが見
出されていない。本発明のマットの力学強度がこのよう
な強化ストランドまたはファブリックを含まずに得られ
得ることに価値がある。
【００３２】マットのガラスフィラメントおよびガラス
繊維（ならびに任意の補強繊維）は、マットをニードリ
ングプロセスに供することによって互いに噛み合わされ
る。このニードリングは、強化繊維ガラス産業で使用さ
れるような従来のニードリング装置を用いて達成され
得、ここで、マットは間隔の空いたニードリングボード
間に通される。このような装置の例は、同一人に譲渡さ
れた米国特許第４，２７７，５３１号（Ｐｉｃｏｎｅ）
に記載され、この特許は本明細書中に参考として援用さ
れる。適切なニードリング機の１つの例は、Ｍｏｄｅｌ
ＮＬ９（Ｔｅｘｔｉｌｍａｓｃｈｉｎｅｎｆａｂｒｉ
ｃ Ｄｒ．Ｅｒｎｅｓｔ ＦｅｈｒｅｒＡＧ（Ｇｅｒｍ
ａｎｙ）から市販されている）である。ニードリング作
業において、有刺ニードルのアレイが使用され、マット
のモノフィラメントおよびストランドを巻き込むか、ま
たは絡み合わせてこのマットに力学強度および一貫性
（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を与える。ニードリングの効果
は、フィラメントおよび／またはストランドの部分を、
ほぼ平坦なアレイのマットからマット面に対して実質的
に垂直な方向に変位させることである。この変位が生じ
る程度は、使用されるニードルの型、ニードルのマット
への貫入深さ、およびニードルパンチの密度などの因子
に依存する。
繊維（ならびに任意の補強繊維）は、マットをニードリ
ングプロセスに供することによって互いに噛み合わされ
る。このニードリングは、強化繊維ガラス産業で使用さ
れるような従来のニードリング装置を用いて達成され
得、ここで、マットは間隔の空いたニードリングボード
間に通される。このような装置の例は、同一人に譲渡さ
れた米国特許第４，２７７，５３１号（Ｐｉｃｏｎｅ）
に記載され、この特許は本明細書中に参考として援用さ
れる。適切なニードリング機の１つの例は、Ｍｏｄｅｌ
ＮＬ９（Ｔｅｘｔｉｌｍａｓｃｈｉｎｅｎｆａｂｒｉ
ｃ Ｄｒ．Ｅｒｎｅｓｔ ＦｅｈｒｅｒＡＧ（Ｇｅｒｍ
ａｎｙ）から市販されている）である。ニードリング作
業において、有刺ニードルのアレイが使用され、マット
のモノフィラメントおよびストランドを巻き込むか、ま
たは絡み合わせてこのマットに力学強度および一貫性
（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を与える。ニードリングの効果
は、フィラメントおよび／またはストランドの部分を、
ほぼ平坦なアレイのマットからマット面に対して実質的
に垂直な方向に変位させることである。この変位が生じ
る程度は、使用されるニードルの型、ニードルのマット
への貫入深さ、およびニードルパンチの密度などの因子
に依存する。
【００３３】ニードリング操作は、ニードルチップに向
かって角度を有する鉤を有して構成されるニードルを使
用し得、これによって、このニードルがマット内を通過
するにつれて、マット内のファイバーが絡まる。引き込
みストロークにおいて、このニードルタイプは一般に、
ファイバーを解放する。下向きに尖った鉤を有するニー
ドルが好ましいが、逆の鉤のニードル（すなわち、ニー
ドルチップから離れて角度を有する）の使用は、本発明
において除外されない。本発明のマットの低い密度のた
めに、比較的細いニードルを使用することが有利である
ことが、見出された。２５ゲージより重いゲージ（すな
わち、小さなゲージ番号を有する）のニードルは、過度
の数のフィラメントを破壊する傾向があり、これによっ
て意図される強度の改善をし損なう。より軽い３０ゲー
ジのニードル、ならびに好ましくは３２ゲージおよびそ
れより軽いニードルが、本発明の低密度マットに対して
推奨される。特に有用な市販のニードルタイプは、「ス
ター」タイプのニードルであり、これは、ニードルのシ
ャフトの周囲に三角形の配置で間隔をあける、６つの鉤
を有し、対の鉤が、互いの上に垂直に整列する。ニード
ルのパンチ深さを制限することが望ましいこともまた見
出されたので、「スター」タイプのニードルが、そのニ
ードルのチップの近くに鉤を配置することが、有利であ
る。これらのタイプのニードルの供給業者としては、Ｆ
ｏｓｔｅｒ Ｎｅｅｄｌｅ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｍａｎｉ
ｔｏｗｏｃ、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ、およびＧｒｏｚ−Ｂ
ｅｃｋｅｒｔ ＵＳＡ、Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ、Ｎｏｒｔ
ｈ Ｃａｒｏｌｉｎａが挙げられる。
かって角度を有する鉤を有して構成されるニードルを使
用し得、これによって、このニードルがマット内を通過
するにつれて、マット内のファイバーが絡まる。引き込
みストロークにおいて、このニードルタイプは一般に、
ファイバーを解放する。下向きに尖った鉤を有するニー
ドルが好ましいが、逆の鉤のニードル（すなわち、ニー
ドルチップから離れて角度を有する）の使用は、本発明
において除外されない。本発明のマットの低い密度のた
めに、比較的細いニードルを使用することが有利である
ことが、見出された。２５ゲージより重いゲージ（すな
わち、小さなゲージ番号を有する）のニードルは、過度
の数のフィラメントを破壊する傾向があり、これによっ
て意図される強度の改善をし損なう。より軽い３０ゲー
ジのニードル、ならびに好ましくは３２ゲージおよびそ
れより軽いニードルが、本発明の低密度マットに対して
推奨される。特に有用な市販のニードルタイプは、「ス
ター」タイプのニードルであり、これは、ニードルのシ
ャフトの周囲に三角形の配置で間隔をあける、６つの鉤
を有し、対の鉤が、互いの上に垂直に整列する。ニード
ルのパンチ深さを制限することが望ましいこともまた見
出されたので、「スター」タイプのニードルが、そのニ
ードルのチップの近くに鉤を配置することが、有利であ
る。これらのタイプのニードルの供給業者としては、Ｆ
ｏｓｔｅｒ Ｎｅｅｄｌｅ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｍａｎｉ
ｔｏｗｏｃ、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ、およびＧｒｏｚ−Ｂ
ｅｃｋｅｒｔ ＵＳＡ、Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ、Ｎｏｒｔ
ｈ Ｃａｒｏｌｉｎａが挙げられる。
【００３４】本明細書中でニードリング操作の記載にお
いて使用する場合には、用語「水平」または「水平に」
は、ある平面がマットの主平面に対してほぼ平行である
ことを表し、これは典型的に、地面に対してほぼ平行で
ある。本明細書中で使用する場合には、用語「垂直」ま
たは「垂直に」、「下向きに」、および「上向きに」
は、「水平」に対してほぼ垂直である方向を表す。これ
らの特定の方向の用語は、好都合なために、ニードリン
グ操作の記載のために使用されて、ニードリング装置の
通常の配向を反映し、そして互いに相対的な方向を規定
するために使用されるが、これらの配向はそのプロセス
中に制限されないことが、理解されるべきである。
いて使用する場合には、用語「水平」または「水平に」
は、ある平面がマットの主平面に対してほぼ平行である
ことを表し、これは典型的に、地面に対してほぼ平行で
ある。本明細書中で使用する場合には、用語「垂直」ま
たは「垂直に」、「下向きに」、および「上向きに」
は、「水平」に対してほぼ垂直である方向を表す。これ
らの特定の方向の用語は、好都合なために、ニードリン
グ操作の記載のために使用されて、ニードリング装置の
通常の配向を反映し、そして互いに相対的な方向を規定
するために使用されるが、これらの配向はそのプロセス
中に制限されないことが、理解されるべきである。
【００３５】ニードリングストロークに入るとすぐに、
ニードルボードに担持されるニードルはマットを通過
し、そしてそのマットを支持しているバッカーボード中
のほぼ円筒形のオリフィスに入る。ニードリング深さに
依存して、鉤の層の１つ以上が、そのマットを完全に通
過し、そしてバッカーボードオリフィスに入る。本発明
の目的のために、２層ニードル設計が使用される場合に
は、鉤の両方の層が、このマットを通過して越えること
が好ましい。これらのニードルがこのマットを越えてバ
ッカーボードのオリフィスに入る距離は、「ニードリン
グ深さ」と呼ばれる。好ましい実施形態のニードリング
深さは、０．４５〜０．６５インチ（１センチメートル
〜１．７センチメートル）の範囲である。
ニードルボードに担持されるニードルはマットを通過
し、そしてそのマットを支持しているバッカーボード中
のほぼ円筒形のオリフィスに入る。ニードリング深さに
依存して、鉤の層の１つ以上が、そのマットを完全に通
過し、そしてバッカーボードオリフィスに入る。本発明
の目的のために、２層ニードル設計が使用される場合に
は、鉤の両方の層が、このマットを通過して越えること
が好ましい。これらのニードルがこのマットを越えてバ
ッカーボードのオリフィスに入る距離は、「ニードリン
グ深さ」と呼ばれる。好ましい実施形態のニードリング
深さは、０．４５〜０．６５インチ（１センチメートル
〜１．７センチメートル）の範囲である。
【００３６】引き込みストロークの間に、ニードルがマ
ットから出た後で、これらのニードルは、ニードリング
プロセスの間にマットから間隔を空けられた金属ストリ
ッパープレート内の、ほぼ円筒形の複数のオリフィスを
通過する。フィラメントおよびストランドが、このスト
リッパープレートによって鉤から引かれ、ついでこのマ
ットは、ニードルを挿入して引き込む完全なストローク
の後に、前進させられる。このニードルボードは、１分
間あたり約８０〜約３０００ストロークの頻度で往復さ
れ得る。ニードラーは、典型的に、ニードリングの間に
マットを水平方向に推進するためのロールを備える。よ
り低い頻度においては、ニードルのパンチの間の間隔に
断続的に、前進が起こる。より高い頻度においては、前
進は、連続的な運動に近付く。
ットから出た後で、これらのニードルは、ニードリング
プロセスの間にマットから間隔を空けられた金属ストリ
ッパープレート内の、ほぼ円筒形の複数のオリフィスを
通過する。フィラメントおよびストランドが、このスト
リッパープレートによって鉤から引かれ、ついでこのマ
ットは、ニードルを挿入して引き込む完全なストローク
の後に、前進させられる。このニードルボードは、１分
間あたり約８０〜約３０００ストロークの頻度で往復さ
れ得る。ニードラーは、典型的に、ニードリングの間に
マットを水平方向に推進するためのロールを備える。よ
り低い頻度においては、ニードルのパンチの間の間隔に
断続的に、前進が起こる。より高い頻度においては、前
進は、連続的な運動に近付く。
【００３７】パンチ密度はまた、マットの補強に影響を
与えるために、変化され得る。ニードルパンチ密度は、
使用されるニードルの特定のタイプ、マットの厚み、お
よび他の要因に依存する。本明細書中に開示される他の
好ましいニードリングパラメータに関して、ニードルパ
ンチ密度は、好ましくは、１平方インチあたり１００〜
約１６０パンチ（１平方センチメートルあたり１５〜２
５パンチ）の範囲である。より小さなパンチ密度が可能
であるが、バインダーなしでは所望のマット強度が達成
されないかもしれない。いくつかの点でのより大きなパ
ンチ密度は、減少した戻りを生じる傾向があり、実際に
マット強度を減少させる。好ましい実施形態は、１平方
インチあたり約１４０パンチ（１平方センチメートルあ
たり２３パンチ）を利用した。
与えるために、変化され得る。ニードルパンチ密度は、
使用されるニードルの特定のタイプ、マットの厚み、お
よび他の要因に依存する。本明細書中に開示される他の
好ましいニードリングパラメータに関して、ニードルパ
ンチ密度は、好ましくは、１平方インチあたり１００〜
約１６０パンチ（１平方センチメートルあたり１５〜２
５パンチ）の範囲である。より小さなパンチ密度が可能
であるが、バインダーなしでは所望のマット強度が達成
されないかもしれない。いくつかの点でのより大きなパ
ンチ密度は、減少した戻りを生じる傾向があり、実際に
マット強度を減少させる。好ましい実施形態は、１平方
インチあたり約１４０パンチ（１平方センチメートルあ
たり２３パンチ）を利用した。
【００３８】ニードリングプロセスは、譲受人の米国特
許第４，３３５，１７６号（Ｂａｕｍａｎ）（これを本
明細書中に参考として援用する）にさらに詳細に記載さ
れている。
許第４，３３５，１７６号（Ｂａｕｍａｎ）（これを本
明細書中に参考として援用する）にさらに詳細に記載さ
れている。
【００３９】典型的なニードリングプロセスにおいて、
ニードラーに入るマットは、約５〜約３０ミリメートル
の全般的な平均厚さを有し得る。ニードラーの通過後、
マットは、約２．５〜約７ミリメートルの圧縮平均厚さ
を有し得る。このマットの厚さ、または「ロフト」は、
ファイバーのスパイクが、ニードリングプロセスのため
にマットの面から延びる程度によって影響される。本発
明のマットにおいて、ロフトは、低密度において比較的
高い。本発明のマットの好ましい実施形態におけるロフ
トは、０．２５インチ（６．３ミリメートル）を超え、
そして好ましくは０．３５インチ（８．９ミリメート
ル）を超える。ロフトを最大にすることは、一般に、本
発明において望ましいが、本明細書中に含まれるタイプ
のマットを用いて、約０．５インチより大きいロフトを
達成することは、過剰なニードリングを必要とし得、引
張り強さに対する有害な影響を有し得る。ロフトを、１
平方フィートの面積上に１オンスの重りを配置し、そし
て圧縮されたマットの厚さを測定することによって、測
定した。
ニードラーに入るマットは、約５〜約３０ミリメートル
の全般的な平均厚さを有し得る。ニードラーの通過後、
マットは、約２．５〜約７ミリメートルの圧縮平均厚さ
を有し得る。このマットの厚さ、または「ロフト」は、
ファイバーのスパイクが、ニードリングプロセスのため
にマットの面から延びる程度によって影響される。本発
明のマットにおいて、ロフトは、低密度において比較的
高い。本発明のマットの好ましい実施形態におけるロフ
トは、０．２５インチ（６．３ミリメートル）を超え、
そして好ましくは０．３５インチ（８．９ミリメート
ル）を超える。ロフトを最大にすることは、一般に、本
発明において望ましいが、本明細書中に含まれるタイプ
のマットを用いて、約０．５インチより大きいロフトを
達成することは、過剰なニードリングを必要とし得、引
張り強さに対する有害な影響を有し得る。ロフトを、１
平方フィートの面積上に１オンスの重りを配置し、そし
て圧縮されたマットの厚さを測定することによって、測
定した。
【００４０】引張り強さを、Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｓｅｒｉ
ｅｓ ＩＸ ＭａｔｅｒｉａｌｓＴｅｓｔｉｎｇ Ｓｙ
ｓｔｅｍを用い、その大きな寸法で抜き取った、マット
の３インチ（７．６センチメートル）×９インチ（２
２．９センチメートル）の試料を用いて、測定した。本
発明の好ましい実施形態は、マットの幅直線１フィート
当たり８．０ポンドより大きい引張り強さを示し、そし
て最も良い実施形態おいて、１０．０ポンドより大きい
引張り強さを示した。
ｅｓ ＩＸ ＭａｔｅｒｉａｌｓＴｅｓｔｉｎｇ Ｓｙ
ｓｔｅｍを用い、その大きな寸法で抜き取った、マット
の３インチ（７．６センチメートル）×９インチ（２
２．９センチメートル）の試料を用いて、測定した。本
発明の好ましい実施形態は、マットの幅直線１フィート
当たり８．０ポンドより大きい引張り強さを示し、そし
て最も良い実施形態おいて、１０．０ポンドより大きい
引張り強さを示した。
【００４１】光触媒材料のガラス基板への適用について
記載した、広範囲にわたる文献が存在する。本発明は、
光触媒コーティングを生成する任意の特定の技術の限定
されないが、ファイバーガラスマットのような広い表面
積の基板を含浸するために、液体媒体から塗布され得る
これらの光触媒材料を使用することは、利点である。マ
ットを液体コーティング組成物に浸漬することによっ
て、大きな表面積が、光触媒材料でコーティングされ得
る。金属酸化物光触媒は、浸漬コーティングプロセスに
役立つ。なぜならば、金属アルコキシドは、マットが浸
漬され得る液体溶媒（通常はアルコール）に溶解され得
るからである。引き続いて、堆積されたアルコキシドは
加水分解されて、ガラス基板に十分に結合する金属酸化
物膜を形成し得る。このタイプの好ましいプロセスは、
米国特許第４，９６６，７５９号（Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ
ら）に開示される。より具体的に、この特許のプロセス
は、金属アルコキシドを、出発物質として使用すること
を含み、これは二酸化チタン光触媒の好ましい場合にお
いて、例えば、チタンエトキシドであり得る。このチタ
ンエトキシドは、無水エタノールのような有機溶媒に溶
解され、そして制御された量の酸（例えば、硝酸）およ
び水と反応してコーティング溶液を形成する。このファ
イバーガラスマットは、乾燥条件下で、１分のオーダー
の時間の間、このコーティング溶液に浸漬され得る。引
き続いて、室温の空気中でこのコーティングマットを乾
燥してアルコキシドを加水分解し、それによって、マッ
ト上に無定形のポリマー状チタネート層を生成する。こ
のコーティングを１〜２時間乾燥させた後、このコーテ
ィングマットを、無定形層が光触媒的に活性な結晶形態
（二酸化チタンの場合、アナターゼ）に変化するに十分
な温度まで加熱する。アナターゼ二酸化チタンを生成さ
せるための加熱サイクルは、２〜５時間のオーダーの遅
い昇温期間、約４００℃での１時間の保持、および５時
間以上のオーダーの降温期間を含み得る。コーティング
条件および熱処理条件は、当業者に公知であるように、
使用される特定の材料に依存して変化することが、理解
されるべきである。
記載した、広範囲にわたる文献が存在する。本発明は、
光触媒コーティングを生成する任意の特定の技術の限定
されないが、ファイバーガラスマットのような広い表面
積の基板を含浸するために、液体媒体から塗布され得る
これらの光触媒材料を使用することは、利点である。マ
ットを液体コーティング組成物に浸漬することによっ
て、大きな表面積が、光触媒材料でコーティングされ得
る。金属酸化物光触媒は、浸漬コーティングプロセスに
役立つ。なぜならば、金属アルコキシドは、マットが浸
漬され得る液体溶媒（通常はアルコール）に溶解され得
るからである。引き続いて、堆積されたアルコキシドは
加水分解されて、ガラス基板に十分に結合する金属酸化
物膜を形成し得る。このタイプの好ましいプロセスは、
米国特許第４，９６６，７５９号（Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ
ら）に開示される。より具体的に、この特許のプロセス
は、金属アルコキシドを、出発物質として使用すること
を含み、これは二酸化チタン光触媒の好ましい場合にお
いて、例えば、チタンエトキシドであり得る。このチタ
ンエトキシドは、無水エタノールのような有機溶媒に溶
解され、そして制御された量の酸（例えば、硝酸）およ
び水と反応してコーティング溶液を形成する。このファ
イバーガラスマットは、乾燥条件下で、１分のオーダー
の時間の間、このコーティング溶液に浸漬され得る。引
き続いて、室温の空気中でこのコーティングマットを乾
燥してアルコキシドを加水分解し、それによって、マッ
ト上に無定形のポリマー状チタネート層を生成する。こ
のコーティングを１〜２時間乾燥させた後、このコーテ
ィングマットを、無定形層が光触媒的に活性な結晶形態
（二酸化チタンの場合、アナターゼ）に変化するに十分
な温度まで加熱する。アナターゼ二酸化チタンを生成さ
せるための加熱サイクルは、２〜５時間のオーダーの遅
い昇温期間、約４００℃での１時間の保持、および５時
間以上のオーダーの降温期間を含み得る。コーティング
条件および熱処理条件は、当業者に公知であるように、
使用される特定の材料に依存して変化することが、理解
されるべきである。
【００４２】触媒金属酸化物を、水性媒体を使用して基
板上に塗布することもまた、公知である。これらは、Ｄ
ｕＰｏｎｔからＴＹＺＯＲの名前で入手可能な、チタネ
ート製品、特にキレート化されたバージョン、またはＤ
ｅｇｕｓｓａからの類似の製品の水溶液またはスラリー
を使用し得る。
板上に塗布することもまた、公知である。これらは、Ｄ
ｕＰｏｎｔからＴＹＺＯＲの名前で入手可能な、チタネ
ート製品、特にキレート化されたバージョン、またはＤ
ｅｇｕｓｓａからの類似の製品の水溶液またはスラリー
を使用し得る。
【００４３】本発明の好ましい実施形態におけるカップ
リング剤の存在に起因し得ると考えられるさらなる利点
は、湿潤性光触媒材料のファイバーガラス基板への改善
されたコーティングが達成されるということである。基
板の熱クリーニングの従来の実施において、この利点は
存在する任意のカップリング剤の熱分解のために失われ
る。
リング剤の存在に起因し得ると考えられるさらなる利点
は、湿潤性光触媒材料のファイバーガラス基板への改善
されたコーティングが達成されるということである。基
板の熱クリーニングの従来の実施において、この利点は
存在する任意のカップリング剤の熱分解のために失われ
る。
【００４４】金属酸化物を他の材料（例えば、白金）で
ドーピングして触媒の光触媒活性を増強させ、そして本
発明の光触媒マトリックスはこのようなドーパントを含
み得ることが公知である。
ドーピングして触媒の光触媒活性を増強させ、そして本
発明の光触媒マトリックスはこのようなドーパントを含
み得ることが公知である。
【００４５】本発明を、本発明の最良の様式を提供する
目的で特定の実施形態に関連させて記載してきた。当業
者に公知であるような他の変化および改変が、特許請求
の範囲に規定される本発明の範囲内で使用される得るこ
とが理解されるべきである。
目的で特定の実施形態に関連させて記載してきた。当業
者に公知であるような他の変化および改変が、特許請求
の範囲に規定される本発明の範囲内で使用される得るこ
とが理解されるべきである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｄ０４Ｈ 3/00 Ｄ０４Ｈ 3/00 Ａ
Ｄ０６Ｍ 11/46 Ｄ０６Ｍ 11/46
(72)発明者 モーフェシス， アナステイシア
アメリカ合衆国 ペンシルバニア
15238， ピッツバーグ， サンリッジ
ロード 204
(72)発明者 ユナイテス， トーマス ピー.
アメリカ合衆国 ノースカロライナ
28152， シェルビー， ベンジャミン
コート 103
(56)参考文献 特開 平９−220466（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 39/00 - 39/20
Claims (17)
- 【請求項１】 流体中の有機化合物を光触媒的に分解す
る方法における使用のためのマトリックスであって、以
下：ランダムに配向されたガラスファイバーから作製さ
れるファイバーガラスマット基板であって、少なくとも
部分的にフィラメント化されており、ほぼ平面の層にラ
ンダムに横たわる大多数のフィラメントと、該フィラメ
ントの少なくとも一部をインターロックするように該平
面にほぼ垂直の向きで伸長する部分を有するさらなるフ
ィラメントとを含む、基板；強熱減量による測定で該フ
ァイバーガラスマット基板の１．０重量％未満の量の、
該ガラスファイバーの少なくとも一部上の有機材料；お
よび該マトリックスを光触媒的に活性化させるのに十分
な量の、該基板上に保有される光触媒材料、を含む、マ
トリックス。 - 【請求項２】 前記基板の前記有機材料の含量が、強熱
減量で０．５重量％以下であることによって特徴付けら
れる、請求項１に記載の構造。 - 【請求項３】 前記基板の前記有機材料の含量が、強熱
減量で０．４重量％以下であることによって特徴付けら
れる、請求項１に記載の構造。 - 【請求項４】 前記基板の前記有機材料の含量が、強熱
減量で少なくとも０．１重量％であることによって特徴
付けられる、請求項１に記載の構造。 - 【請求項５】 前記光触媒材料が、金属酸化物を含む、
請求項１に記載の構造。 - 【請求項６】 前記光触媒材料が、二酸化チタンを含
む、請求項５に記載の構造。 - 【請求項７】 ファイバーガラスマットであって、以
下：層中にランダムに配向されたガラスファイバーであ
って、該層は、平面における主要量の寸法および該平面
に垂直な小さな厚みを有し、該ガラスファイバーの大多
数は、別個のフィラメントとして存在し、該フィラメン
トの部分は、該主要量の寸法の平面にほぼ垂直の向きで
伸長し、該マット構造をインターロックする、ガラスフ
ァイバー；強熱減量による測定で１．０重量％未満の量
の有機材料；を含み、該層中の該ガラスファイバーおよ
び有機材料の量が、該平面の１平方メートル当たり１５
０〜６００ｇの密度で提供される、ファイバーガラスマ
ット。 - 【請求項８】 前記層中の前記ガラスファイバーおよび
有機材料の量が、前記平面の１平方メートル当たり１５
０〜３００ｇの密度で提供される、請求項７に記載のフ
ァイバーガラスマット。 - 【請求項９】 前記層中の前記ガラスファイバーおよび
有機材料の量が、前記平面の１平方メートル当たり１６
５〜２４０ｇの密度で提供される、請求項７に記載のフ
ァイバーガラスマット。 - 【請求項１０】 前記ガラスファイバーの少なくとも７
０％が、別個のフィラメントとして存在する、請求項７
に記載のファイバーガラスマット。 - 【請求項１１】 前記ガラスファイバーの少なくとも８
０％が、別個のフィラメントとして存在する、請求項７
に記載のファイバーガラスマット。 - 【請求項１２】 前記有機材料の含量が、０．５重量％
未満である、請求項７に記載のファイバーガラスマッ
ト。 - 【請求項１３】 前記有機材料の含量が、０．４重量％
未満である、請求項７に記載のファイバーガラスマッ
ト。 - 【請求項１４】 前記有機材料の含量が、少なくとも
０．１重量％である、請求項７に記載のファイバーガラ
スマット。 - 【請求項１５】 前記有機材料が、オルガノシランを含
む硬化サイジング組成物を含む、請求項７に記載のファ
イバーガラスマット。 - 【請求項１６】 前記マットの引張り強さが、１フィー
トの幅当たり少なくとも８ポンドである、請求項７に記
載のファイバーガラスマット。 - 【請求項１７】 光触媒金属酸化物材料のコーティング
をさらに含む、請求項７に記載のファイバーガラスマッ
ト。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| US09/183,570 US6239050B1 (en) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | Photocatalytic filter with fiber glass mat carrier |
| US09/183,570 | 1998-10-30 | ||
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|---|---|
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Family Applications (1)
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| JP2000579349A Expired - Lifetime JP3476774B2 (ja) | 1998-10-30 | 1999-10-26 | ファイバーガラスマットキャリアを有する光触媒フィルター |
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