JP2004100080A

JP2004100080A - ポリベンザゾール繊維からなるフェルト材料

Info

Publication number: JP2004100080A
Application number: JP2002263184A
Authority: JP
Inventors: Kohei Kiriyama; 霧山　晃平; Hirotaka Murase; 村瀬　浩貴; Muneatsu Nakamura; 中村　宗敦
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】高温かつ高湿度下に長時間暴露されることによる強度低下の小さいポリベンザゾール繊維からなるポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料を提供せんとすること。
【解決手段】塩基性有機化合物、なかでも、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、あるいはその混合物から選択される塩基性有機化合物を、モノマーあるいはその縮合物の形で糸中に付与したポリベンザソール繊維を用いると、高温かつ高湿度下に長時間暴露されても強度低下の小さいフェルト材料を得られることを見出した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼、窯業、非鉄金属分野などの製造工程において、高温製品のキズ防止を目的とした、高耐熱性、耐摩耗性が要求される耐熱クッション材料に関するものであって、更に詳しくは、高温かつ高湿度下に暴露されたときに優れた耐久性を有するポリベンザゾール繊維からなるポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高強度、高耐熱性を有する繊維として、ポリベンゾオキサゾールもしくはポリベンゾチアゾールまたはこれらのコポリマーから構成されるポリベンザゾール繊維が知られている。また、この繊維を利用したポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料も知られている。
【０００３】
通常、ポリベンザゾール繊維は、上記ポリマーやコポリマーと酸溶媒を含むドープを紡糸口金より押し出した後、凝固性流体（水、または水と無機酸の混合液）中に浸漬して凝固させ、さらに水洗浴中で徹底的に洗浄し大部分の溶媒を除去した後、水酸化ナトリウム等の無機塩基の水溶液槽を通り、糸中に抽出されずに残っている酸を中和した後、乾燥することによって得られる。
【０００４】
この様にして製造されるポリベンザゾール繊維は上記に記載した通り、強度などの力学特性に優れ、かつ耐熱性も高いため、鉄鋼、窯業、非鉄金属分野などの製造工程において、高温製品にキズを入れることなく支持するための耐熱クッション材料として使用されている。耐熱クッション材料として使用される場合、加工成形直後の高温製品の温度は３５０℃以上で使われるケースが多く、また使用時、蓄熱したポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料に水をかけて冷却させながら使用する場合もあるため、近年、特に、高温かつ高湿度下に長時間暴露された場合であっても強度を充分に維持することができるポリベンザゾール繊維からなるポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料が強く望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的は、高温かつ高湿度下に長時間暴露されることによる強度低下の小さいポリベンザゾール繊維からなるポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料を提供せんとすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、塩基性有機化合物、なかでも、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、あるいはその混合物から選択される塩基性有機化合物を、モノマーあるいはその縮合物の形で糸中に付与することで、高温かつ高湿度下に長時間暴露された場合であっても強度低下が起こりにくくなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち本発明は、下記の構成からなる。
１．温度８０℃相対湿度８０％雰囲気下で７００時間暴露した後の引張強度保持率が８５％以上のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。
２．繊維中に塩基性有機化合物をモノマーあるいは縮合物の形で含んでいる上記１記載のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。
３．繊維中にｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、あるいはその混合物から選択される塩基性有機化合物をモノマーあるいは縮合物の形で含んでいる上記１記載のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。
４．Ｘ線子午線回折半値幅因子が０．３゜／ＧＰａ以下である上記３記載のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。
５．分子配向変化による弾性率減分Ｅｒが３０ＧＰａ以下である請求項３記載のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。
６．繊維の破断強度が１ＧＰａ以上である上記１記載のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。
以下、本発明を詳述する。
【０００８】
本発明の係るポリベンザゾール繊維とは、ポリベンザゾールポリマーよりなる繊維をいい、ポリベンザゾール（以下、ＰＢＺともいう）とは、ポリベンゾオキサゾール（以下、ＰＢＯともいう）ホモポリマー、ポリベンゾチアゾール（以下、ＰＢＴともいう）ホモポリマーおよびＰＢＯとＰＢＴのランダム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマー等をいう。
【０００９】
ＰＢＺポリマーに含まれる構造単位としては、好ましくはライオトロピック液晶ポリマーから選択される。当該ポリマーは構造式　（ａ）〜（ｆ）に記載されているモノマー単位から成る。
【００１０】
【化１】

【００１１】
ポリベンザゾール繊維は、ＰＢＺポリマーを含有するドープより製造されるが、当該ドープを調製するための好適な溶媒としては、クレゾールやそのポリマーを溶解しうる非酸化性の酸が挙げられる。好適な非酸化性の酸の例としては、ポリリン酸、メタンスルホン酸および高濃度の硫酸あるいはそれらの混合物が挙げられる。中でもポリリン酸及びメタンスルホン酸、特にポリリン酸が好適である。
【００１２】
ドープ中のポリマー濃度は好ましくは少なくとも約７重量％であり、より好ましくは少なくとも１０重量％、特に好ましくは少なくとも１４重量％である。最大濃度は、例えばポリマーの溶解性やドープ粘度といった実際上の取り扱い性により限定される。それらの限界要因のために、ポリマー濃度は通常では２０重量％を越えることはない。
【００１３】
本発明において、好適なポリマーまたはコポリマーとドープは公知の方法で合成される。（例えば、特許文献１〜４参照）。要約すると、好適なモノマーは非酸化性で脱水性の酸溶液中、非酸化性雰囲気で高速撹拌及び高剪断条件のもと約６０℃から２３０℃までの段階的または任意の昇温速度で温度を上げることで反応させられる。
【００１４】
【特許文献１】
米国特許第４，５３３，６９３号
【特許文献１】
米国特許第４，７７２，６７８号
【特許文献１】
米国特許第４，８４７，３５０号
【特許文献１】
米国特許第５，０８９，５９１号
【００１５】
このようにして得られるドープを紡糸口金から押し出し、空間で引き伸ばしてフィラメントに形成される。好適な製造法は先に述べた参考文献や米国特許第５，０３４，２５０号明細書に記載されている。紡糸口金を出たドープは紡糸口金と洗浄バス間の空間に入る。この空間は一般にエアギャップと呼ばれているが、空気である必要はない。この空間は、溶媒を除去すること無く、かつ、ドープと反応しない溶媒で満たされている必要があり、例えば空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等が挙げられる。
【００１６】
紡糸後のフィラメントは、過度の延伸を避けるために洗浄され溶媒の一部が除去される。そして、更に洗浄され、適宜水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム等の無機塩基で中和され、ほとんどの溶媒は除去される。ここでいう洗浄とは、ポリベンザゾールポリマーを溶解している鉱酸に対し相溶性であり、ポリベンザゾールポリマーに対して溶媒とならない液体に繊維またはフィラメントを接触させ、ドープから酸溶媒を除去することである。鉱酸とは、メタンスルフォン酸またはポリリン酸である。好適な洗浄液体としては、水や水と酸溶媒との混合物がある。フィラメントは、好ましくは残留鉱酸金属原子濃度が重量で８０００ｐｐｍ以下、更に好ましくは５０００ｐｐｍ以下に洗浄される。繊維中に残留する無機塩基と鉱酸の化学量論比が０．９〜１．６：１であることが望ましい。その後、フィラメントは、乾燥、熱処理、巻き取り等が必要に応じて行われる。
【００１７】
本発明に係るポリベンザゾール繊維の第一の特徴は、繊維中に塩基性有機化合物をモノマーあるいは縮合物の形で含んでいることであり、これにより、温度８０℃相対湿度８０％雰囲気下で７００時間暴露した後の引張強度保持率が８５％以上を達成できる。ここでいう塩基性有機化合物とは、例えば芳香族アミンのように塩基性を示す有機化合物であれば特に限定されることはなく、１−ナフチルアミン−４−スルフォン酸ナトリウム、１−アミノナフタレン、１，５−ジアミノナフタレン、β−フェニルエチルアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、重炭酸アミノグアニジン、１，３−ビス（２−ベンゾチアゾリル）グアニジン、１，３−ジフェニルグアニジン、１，３−ジ（ｏ−トルイル）グアニジン、１，２，３−トリフェニルグアニジン、２−（２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール、２−［２−ヒドロキシ−３−（３，４，５，６−テトラヒドロフタルイミドーメチル）−５−メチルフェニル］ベンゾトリアゾール、２−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、キナゾリン−２，４−ジオン、ピペラジン、アニリン、ｏ−ヒドロキシアニリン、ｏ−フェノキシアニリン、ｐ−ヒドロキシアニリン、ピリジン、キノリン、イソシアヌル酸等があげられる。
【００１８】
塩基性有機化合物を付与する場合、糸中の水分率が２０％以下になる履歴を一度も与えることなしに塩基性有機化合物を付与することが好ましい。糸中の水分率が２０％以下になる履歴を一度でも与えてしまうと、繊維表面の細孔が細くなり、繊維表面が緻密になってしまうため、塩基性有機化合物を糸内部まで付与することが難しくなる。具体的な付与方法としては、製造工程において紡糸口金からドープを押し出した後から乾燥するまでの間でガイドオイリング方式、シャワリング方式、ディップ方式などで付与する方法、あるいは、糸を乾燥させずに巻き取って、塩基性有機化合物の溶液に浸漬して付与する方法などが挙げられるが、高温かつ高湿度下に長時間暴露した後の強度保持率を維持するためには、糸を乾燥させずに巻き取って、塩基性有機化合物の溶液に長時間浸漬して付与することが好ましい。
【００１９】
本発明に係るポリベンザゾール繊維の第二の特徴は、繊維中にｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、あるいはその混合物から選択される塩基性有機化合物をモノマーあるいは縮合物の形で含んでいることであり、これにより、温度８０℃相対湿度８０％雰囲気下で７００時間暴露した後の引張強度保持率が８５％以上、好ましくは９０％以上を達成できる。他の塩基性有機化合物でも高温かつ高湿度下に長時間暴露されることによる強度低下を抑制する効果はあるが、中でもフェニレンジアミンが、その効果が大きい。フェニレンジアミンの付与量は１０％以下、好ましくは８％以下、更に好ましくは２〜６％であることが好ましい。１０％を超えるとフェニレンジアミン付与量の増加によるフィラメント繊度の増加で初期の糸強度が低くなるため好ましくない。
【００２０】
フェニレンジアミンを付与する場合も、上記に述べた塩基性化合物を付与する場合と同様、糸中の水分率が２０％以下になる履歴を一度も与えることなしに付与することが好ましい。糸中の水分率が２０％以下になる履歴を一度でも与えてしまうと、繊維表面の細孔が細くなり、繊維表面が緻密になってしまうため、フェニレンジアミンを糸内部まで付与することが難しくなる。具体的な付与方法として、紡糸口金からドープを押し出した後から乾燥するまでの間でガイドオイリング方式、シャワリング方式、ディップ方式により付与する方法、あるいは、糸を乾燥させずに巻き取って、フェニレンジアミン水溶液に浸漬して付与する方法などが挙げられるが、高温かつ高湿度下に長時間暴露した後の強度保持率を維持するためには、糸を乾燥させずに巻き取って、フェニレンジアミン水溶液に長時間浸漬して付与することが好ましく、さらに好ましくはチーズ染色方式により長時間処理を行い、フェニレンジアミンを糸内部に十分に付与するのが良い。
【００２１】
ｐ−フェニレンジアミンとｍ−フェニレンジアミンの配合比はｐ−フェニレンジアミン：ｍ−フェニレンジアミン＝４：６〜０：１０であること、すなわちｐ−フェニレンジアミンに対してｍ−フェニレンジアミンの方が多いことが好ましい。
ｐ−フェニレンジアミンはｍ−フェニレンジアミンと比較して水中での酸化縮合が格段に進みやすく水中ですぐに縮合度が上がってしまうため、フェニレンジアミン縮合物が繊維内部のボイド中に入りにくくなり、ボイド中をフェニレンジアミン縮合物で十分に満たし安定化させることが困難になり、その結果、温度８０℃相対湿度８０％雰囲気下で７００時間暴露した後の引張強度保持率が８５％以上を達成することが困難となる場合がある。ｍ−フェニレンジアミンの酸化縮合が進みにくい性質を利用して、ｐ−フェニレンジアミンに対してｍ−フェニレンジアミンを多く配合することでボイド中にフェニレンジアミン縮合物を安定的に付与することが可能となる。ただし、ｍ−フェニレンジアミンのみでは酸化縮合が進みにくく、付与処理に非常に長時間必要となり生産性が悪くなるため、あまり好ましくない。酸化縮合を進めるために高温で処理する方法も挙げられるが、処理時に糸強度の低下を招くことがあるため、あまり好ましくない。
従って、さらに好ましくは、ｐ−フェニレンジアミン：ｍ−フェニレンジアミン＝３：７〜１：９である。
【００２２】
本発明に係るポリベンザゾール繊維の第三の特徴は、Ｘ線子午線回折半値幅因子が０．３゜／ＧＰａ以下、分子配向変化による弾性率減分Ｅｒが３０ＧＰａ以下であることである。ポリベンザゾール繊維は上記に述べたようにドープから溶媒を除去することにより製造されるためボイドの発生が不可避であり、繊維中にボイド由来の欠陥構造が存在する。そのため、繊維が破断に至る過程でこの欠陥部分に応力集中が起こり、性能が十分に発揮できず破断してしまう。
該破断について少し説明を加える。繊維中にボイドが存在すると、変形を加えたときにボイド自体が変形の変化しろの役目を果たす。そのためボイドの存在は結晶の回転やせん断方向への変形を助長する。この変化がある限界を超えたとき、繊維の破断に至るのである。今回この問題を解決する方法も鋭意検討した結果、繊維中に含んでいるｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、あるいはその混合物から選択される塩基性有機化合物をモノマーあるいは縮合物がボイドを埋める補強効果により繊維構造内部の欠陥構造を低減させることができた。該効果はＸ線子午線回折半値幅因子や分子配向変化による弾性率減分Ｅｒとして表現できることも鋭意検討の結果判明した。
【００２３】
繊維内部における塩基性有機化合物の化学的な作用については明確には分かっていない。単純に、塩基性有機化合物のモノマーあるいは縮合体がポリベンザゾール繊維中のミクロボイド間に満たされているため、高温かつ高湿度下に長時間暴露されても外からの水蒸気がＰＢＺ分子に到達しにくくなり強度低下が起こりにくくなるのか、あるいは、ポリベンザゾール繊維中に残留している鉱酸あるいはその縮合物が水分により解離して放出した水素イオンを塩基性物質が捕捉して系内を中性化することにより強度低下を抑制しているのか、あるいは、共役長の長い塩基性有機化合物の縮合体が何らかの理由により繊維中で発生したラジカルを捕捉して系内を安定化させることにより強度低下を抑制しているのか、などが推定されるが、本発明はこの考察に拘束されるものではない。
【００２４】
このようにして得られたポリベンザゾール繊維は、温度８０℃相対湿度８０％雰囲気下といった高温高湿の環境下でも７００時間暴露した後の引張強度保持率が８５％以上、好ましくは９０％といった耐久性に優れたものとなる。
また得られた繊維の破断強度は１ＧＰａ以上、好ましくは２．７５ＧＰａ以上、更に好ましくは４．１０ＧＰａ以上といった優れた強度のものとなる。
【００２５】
このようにして得られたポリベンザゾール繊維は通常の捲縮工程および切断工程が施されてポリベンザゾール繊維の短繊維に加工され、さらに通常のフェルト製造方法を経てポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料に加工される。
【００２６】
フェルトの製造方法としては、公知の不織布の製造法が適用可能であり、短繊維からウェブを形成し、ニードルパンチ法、ステッチボンド法、ウォーターパンチ法などにより成形する方法、バインダーを使用する方法などが採用可能である。また、長繊維からのスパンボンド法なども採用可能である。
【００２７】
本発明のポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料は異種の繊維を混合することが可能で、耐熱性の要求が高くなるほどポリベンザゾール繊維の混合率を上げることが有効である。ポリベンザゾール繊維の重量分率は、好ましくは５０％以上であり、さらに好ましくは８０％以上である。５０％未満ではポリベンザゾール繊維の優れた耐熱性、耐磨耗性が十分に発揮されない恐れがある。混合方法としては、均一に混合したものをフェルトにするか、あるいはポリベンザゾール繊維と混合する繊維を別々にフェルトとした後、これらを２層以上に積層するかフェルトとして成型可能であればいかなる方法でも良い。
【００２８】
このようにして得られたポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料は、高温かつ高湿度下に長時間暴露されても強度低下の小さいポリベンザゾール繊維から構成されているため、高温かつ高湿度下に暴露されても強度を充分に維持することができ、その結果、高湿度下での耐磨耗性が向上し、耐熱クッション材料の寿命を向上させることが可能となる。
【００２９】
【実施例】
以下に実例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の主旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術範囲に含まれる。
【００３０】
（高温かつ高湿度下における強度低下の評価方法）
高温かつ高湿度下における強度低下の評価は、直径１０ｃｍの紙管に繊維を巻き付けた状態で恒温恒湿器中で高温かつ高湿度保管処理した後、標準状態（温度：２０±２℃、相対湿度６５±２％）の試験室内に取り出し、３０分以内に引張試験を実施し、処理前の強度に対する処理後の強度保持率で評価を行った。なお、高温高湿度下での保管試験にはヤマト科学社製Ｈｕｍｉｄｉｃ　Ｃｈａｍｂｅｒ　１Ｇ４３Ｍを使用し、恒温恒湿器中に光が入らないよう完全に遮光して、８０℃、相対湿度８０％の条件下にて７００時間処理を実施した。
【００３１】
強度保持率は、高温高湿度保管前後の引張強度を測定し、高温高湿度保管試験後の引張強度を高温高湿度保管試験前の引張強度で割って１００を掛けて求めた。なお、引張強度の測定は、ＪＩＳ−Ｌ１０１３に準じて引張試験機（島津製作所製、型式ＡＧ−５０ＫＮＧ）にて測定した。
【００３２】
（フィラメント中の残留リン酸濃度、ナトリウム濃度の評価方法）
フィラメント中の残留リン濃度は、試料をペレット状に固めて蛍光Ｘ線測定装置（フィリップスＰＷ１４０４／ＤＹ６８５）を用いて測定し、ナトリウム濃度は中性子活性化分析法で測定した。
【００３３】
水分率は、乾燥前重量：Ｗ_０（ｇ）、乾燥後重量：Ｗ_１（ｇ）から、下記の計算式に従って算出した。なお、乾燥は２００℃１時間の条件で実施した。
（式）水分率（％）＝（Ｗ_０−Ｗ_１）／Ｗ_１×１００
【００３４】
（Ｘ線半値幅因子Ｈｗｓの測定方法）
図１の様な繊維に張力を付与する装置を作成し、リガク製ゴニオメーター（Ｒｕ−２００Ｘ線発生機，　ＲＡＤ−ｒＡシステム）にのせ、（００１０）回折線幅の応力依存性を測定した。出力４０ｋＶ×１００ｍＡで運転し、銅回転ターゲットからＣｕＫα線を発生させた。
回折強度はフジフィルム社製イメージングプレート（フジフィルム　ＦＤＬ　ＵＲ−Ｖ）上に記録した。回折強度の読み出しは、日本電子社製デジタルミクロルミノグラヒィー（ＰＩＸｓｙｓＴＥＭ）を用いた。得られたピークプロファイルの半値幅を精度良く評価するため、ガウス関数とローレンツ関数の合成を用いてカーブフィッティングを行った。さらに得られた結果を繊維にかけた応力に対してプロットした。データ点は直線に並ぶがその傾きから半値幅因子（Ｈｗｓ）を評価した。評価例を図２に示す。
【００３５】
（配向変化因子の測定方法）
図１の様な繊維に張力を付与する装置をリガク製小角Ｘ線散乱装置に取り付け、（２００）回折点の方位角方向のピークの拡がりを測定し、配向変化に起因する弾性率Ｅｒを測定した。図３に配向変化（＜ｓｉｎ^２φ＞）の測定例を示す。
配向変化＜ｓｉｎ^２φ＞は（２００）回折強度の方位角プロファイルＩ（φ）から下記の式を用いて計算した。なお、方位角の原点は子午線上をφ＝０とした。
【００３６】
【数１】

【００３７】
ノーソルトの提案した理論（Ｐｏｌｙｍｅｒ　２１，　ｐ１１９９　（１９８０））に従えば、繊維全体の歪み（ε）は結晶の伸び（εｃ）と回転の寄与（εｒ）の合成として記述できる。
ε＝εｃ＋εｒ
εｃは結晶弾性率Ｅｃと応力σを用いて、εｒは上で＜ｓｉｎ^２φ＞をσの関数として測定した結果（図３）を利用して、εを以下の式の様に書き直し、算出することが出来る。ここでφ_０は応力０の時の配向角、φは応力σの時の配向角を表す。
ε＝σ／Ｅｃ＋（＜ｃｏｓφ＞／＜ｃｏｓφ_０＞−１）
【００３８】
配向変化に起因する弾性率減分Ｅｒは下記の式で定義する。なお、右辺第２項の括弧の内側は、εのσ＝０における接線の傾きである。
【００３９】
【数２】

【００４０】
（ポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料の高温耐磨耗性の評価方法）
図４に示すような高温耐摩耗試験機を使用し、５００℃に加熱した摩擦子を３００ｇ／ｃｍ^２の荷重下で試料に接触させた状態で試料を３００ｒｐｍで回転させる磨耗処理を実施した。なお、磨耗試験開始直前に試料を１０秒間純水に浸漬させた後磨耗処理を開始し、その後磨耗処理に供した時間が５時間経過毎に試料を一度取り出して純水中に１０秒間浸漬して再度磨耗処理を開始することを繰り返し、合計２０時間摩耗処理を実施した。耐磨耗性の評価は２０時間の磨耗処理後の重量減少量で評価した。
【００４１】
（実施例１）
３０℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固有粘度が３０ｄＬ／ｇのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール１４重量％と五酸化リン含有率８４．３％のポリリン酸から成る紡糸ドープを紡糸温度１７５℃で孔径０．１８ｍｍ、孔数１６６のノズルから押し出してフィラメントとした後、適当な位置で収束させてマルチフィラメントにするように配置された第１洗浄浴中に浸漬し、凝固させた。紡糸ノズルと第１洗浄浴の間のエアギャップには、より均一な温度でフィラメントが引き伸ばされるようにクエンチチャンバーを設置した。クエンチ温度は６０℃とした。その後、ポリベンザゾール繊維中の残留リン濃度が５０００ｐｐｍ以下になるまで水洗し、乾燥させずにフィラメントを紙管に巻き取った。なお、巻取速度は２００ｍ／分、紡糸延伸倍率は４０とし、フィラメントの巻き量は１５００ｍとした。このようにして巻き取ったフィラメントの単糸繊度は１．５ｄｐｆ（ｄｅｎｉｅｒ／ｆｉｌａｍｅｎｔ）、その直径は１１．５μｍであり、水分率は５０％であった。
巻き取った糸を１％ＮａＯＨ水溶液で１０秒間中和し、その後３０秒間水洗した後、乾燥させずに多孔質樹脂ボビンに巻き取った。巻き取った糸の水分率は５０％であった。１２Ｌの水に、ｍ−フェニレンジアミン２．８ｇとｐ−フェニレンジアミン１．２ｇを溶解した液を図５に示す装置に入れ、巻き取った糸を入れて常温（２０℃）で２４時間液を循環した後、さらに装置内の液を純水に置換して常温（２０℃）で１時間かけて循環した。その後、装置から糸を取り出して８０℃にて４時間乾燥した。なお、液の循環は液中に空気を供給しながら実施した。得られた糸の繊維中の残留リン濃度、ナトリウム濃度を測定した結果、リン濃度は１９００ｐｐｍ、ナトリウム濃度は７６０ｐｐｍ、Ｎａ／Ｐモル比は０．５４であった。
得られた糸に紡績用の油剤を付与した後、３００００デニールのトウに合糸し、２０ｍｍのロール幅を有する押し込み方式のクリンパーにより捲縮を付与した。続いて捲縮を付与したトウをロータリー式のカッターで４４ｍｍの定長に切断して短繊維（ステープル）を得た。得られたステープルをオープナーにより開綿後ローラーカードにより目付２００ｇ／ｍ^２のウェブを作製し、得られたウェブを積層しニードルパンチングによって厚み９．８ｍｍ、目付２７００ｇ／ｍ^２のフェルトを得た。得られたフェルトの高温耐磨耗性を評価した結果、磨耗による重量減少量は３．１ｍｇ／ｃｍ^２であった。
【００４２】
（比較例１）
ポリベンザゾール繊維中の残留リン濃度を５０００ｐｐｍ以下になるまで水洗し乾燥させずにフィラメントを紙管に巻き取るところまでは実施例１と同様に行った。
巻き取った糸を１％ＮａＯＨ水溶液で１０秒間中和し、その後３０秒間水洗した後、８０℃にて４時間乾燥した。得られた糸の繊維中の残留リン濃度、ナトリウム濃度を測定した結果、リン濃度は４７００ｐｐｍ、ナトリウム濃度は３３００ｐｐｍ、Ｎａ／Ｐモル比は０．９５であった。
得られた糸を実施例１と同様に加工して、厚み１０．２ｍｍ、目付２８００ｇ／ｍ^２のフェルトを得た。得られたフェルトの高温耐磨耗性を評価した結果、磨耗による重量減少量は３．７ｍｇ／ｃｍ^２であった。
【００４３】
（比較例２）
ポリベンザゾール繊維中の残留リン濃度を５０００ｐｐｍ以下になるまで水洗し乾燥させずにフィラメントを紙管に巻き取るところまでは実施例１と同様に行った。
巻き取った糸を１％ＮａＯＨ水溶液で１０秒間中和し、その後３０秒間水洗した後、水分率が１０％になるまで乾燥させて多孔質樹脂ボビンに巻き取った。１２Ｌの水に、ｍ−フェニレンジアミン２．８ｇとｐ−フェニレンジアミン１．２ｇを溶解した液を図５に示す装置に入れ、巻き取った糸を入れて常温（２０℃）で２４時間液を循環した後、さらに装置内の液を純水に置換して常温（２０℃）で１時間かけて循環した。その後、装置から糸を取り出して８０℃にて４時間乾燥した。なお、液の循環は液中に空気を供給しながら実施した。得られた糸の繊維中の残留リン濃度、ナトリウム濃度を測定した結果、リン濃度は３６００ｐｐｍ、ナトリウム濃度は２２００ｐｐｍ、Ｎａ／Ｐモル比は０．８２であった。
得られた糸を実施例１と同様に加工して、厚み９．９ｍｍ、目付２７００ｇ／ｍ^２のフェルトを得た。得られたフェルトの高温耐磨耗性を評価した結果、磨耗による重量減少量は３．８ｍｇ／ｃｍ^２であった。
【００４４】
以上の結果を表１にまとめる。表１より明らかなように、比較例と比べ、実施例のポリベンザゾール繊維からなるポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料は高温高湿度下での耐磨耗性が非常に良好であることがわかる。
【００４５】
【表１】

【００４６】
本発明によると、高温かつ高湿度下に長時間暴露された場合であっても強度を充分に維持することができるポリベンザゾール繊維からなるポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料を提供できるため、アルミニウム、鉄、銅などの金属成形分野やセラミックスの成形分野などにおける高温物を搬送する用途に使用可能であり、その温度範囲、使用用途を問うものではないが、特に３００℃以上、さらには４００℃以上の高温物を搬送にする場合にその効果を発揮できる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によると、高温高湿度条件において高い耐久性を有するポリベンザゾール繊維からなるポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料を提供することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】繊維に張力を付与してＸ線回折を測定する装置例の概要図
【図２】半値幅因子（Ｈｗｓ）の評価例
【図３】配向変化（＜ｓｉｎ２φ＞）の測定例
【図４】耐摩耗性の測定で使用する高温耐摩耗測定器を示す概要図
【図５】チーズ染色装置例の概要図
【符号の説明】
１：摩擦子、２：ヒーター、３：重り、４：モーター、５：サンプルフォルダー、６：サンプル、７：処理層、８：処理液、９：綾巻きされた未乾燥糸、１０：透水性がある多孔質ボビン、１１：ボビンの栓、１２：処理液循環ポンプ

Claims

温度８０℃相対湿度８０％雰囲気下で７００時間暴露した後の引張強度保持率が８５％以上のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。
繊維中に塩基性有機化合物をモノマーあるいは縮合物の形で含んでいる請求項１記載のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。
繊維中にｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、あるいはその混合物から選択される塩基性有機化合物をモノマーあるいは縮合物の形で含んでいる請求項１記載のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。
繊維のＸ線子午線回折半値幅因子が０．３゜／ＧＰａ以下である請求項３記載のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。
繊維の分子配向変化による弾性率減分Ｅｒが３０ＧＰａ以下である請求項３記載のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。
繊維の破断強度が１ＧＰａ以上である請求項１記載のポリベンザゾール繊維からなることを特徴とするポリベンザゾ−ル繊維からなるフェルト材料。