ポリベンザゾール繊維
【課題】 従来のポリベンザゾール繊維に比べて、耐フィブリル性が飛躍的に向上したポリベンザゾール繊維を提供する。
【解決手段】 ポリベンザゾールのベンザゾール骨格にメチル基、エチル基などの炭素原子数１〜６のアルキル基やハロゲン基などの側鎖を導入したポリベンザゾールポリマーからなるポリベンザゾール繊維に、分子鎖間架橋処理が施されてなる耐フィブリル性に優れることを特徴とするポリベンザゾール繊維であり、分子鎖間架橋処理として、３００〜６００℃の不活性ガス下の加熱処理や不活性ガス下の活性エネルギー線照射処理を採用する。
【解決手段】 ポリベンザゾールのベンザゾール骨格にメチル基、エチル基などの炭素原子数１〜６のアルキル基やハロゲン基などの側鎖を導入したポリベンザゾールポリマーからなるポリベンザゾール繊維に、分子鎖間架橋処理が施されてなる耐フィブリル性に優れることを特徴とするポリベンザゾール繊維であり、分子鎖間架橋処理として、３００〜６００℃の不活性ガス下の加熱処理や不活性ガス下の活性エネルギー線照射処理を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐フィブリル性に優れたポリベンザゾール繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
剛直高分子の溶液いわゆる液晶性高分子は、流動方向に分子鎖が配向しやすく、一旦配向すると分子鎖がランダムな向きに変わるまでの時間が長くかかる性質があるため、高度に配向した高強度・高弾性率成形体を製造することができる。さらに、剛直性ポリマーはガラス転移温度が高いために耐熱性成形体を得ることができる。
【特許文献１】特開平６−３４１０１５号公報
【０００３】
このため、剛直性高分子であるポリベンザゾールポリマーから製造された繊維は、極めて高い機械的強度を有し、種々の用途で用いられている。しかしながら、繊維製造の際に使用するポリベンザゾールポリマー溶液が光学的異方性を示し、紡糸すると分子鎖が吐出方向に過度に配向するため、得られた繊維はフィブリル化しやすくなる。フィブリル化しやすくなると、摩擦に対する耐久性が低下するため、ロープやコードなど耐擦性が要求される用途には好ましくない。また、繊維加工工程でローラーやガイドの材質によっては摩擦を受けて毛羽が生じるなど、問題となることがあり、耐フィブリル性の向上が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、より優れたフィブリル化しにくいポリベンザゾール繊維を提供せんとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ポリベンザゾールのベンザゾール骨格に側鎖を有するポリベンザゾールからなるポリベンザゾール繊維が分子鎖間架橋処理を施されてなり、耐クリープ性に優れることを特徴とするポリベンザゾール繊維である。
また、ポリベンザゾール繊維は、好ましい態様としては、下記一般式（１）の分子構造を有することを特徴とするポリベンザゾール繊維である。
【化３】
但し、ｎは０以上１未満の実数である。ＸはＳ、Ｏ原子またはＮＨ基を示す。アゾール環においてＮ原子とＸ原子／基はトランス位であってもシス位であっても良い。Ｙは
【化４】
で表され、これらが単独、または１〜ｎの範囲内でこれら３つの繰り返し単位が任意の割合で共重合していてもよい。また、Ｒは炭素原子数１〜６のアルキル基またはハロゲン原子を示す。
さらに、分子鎖間架橋処理は、３００〜６００℃の不活性ガス下の加熱処理や活性エネルギー線照射が好ましい態様である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、熱または活性エネルギー線照射などの簡単な処理によってポリベンザゾール分子鎖間の架橋が容易であり、繊維化後に架橋させることによって、従来のポリベンザゾール繊維と比較して、より耐フィブリル性に優れたポリベンザゾール繊維を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るポリベンザゾール（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）、ポリベンゾチアゾール（以下、ＰＢＴともいう）、ポリベンズイミダゾール（以下、ＰＢＩともいう）から選ばれるポリマーを言う。
本発明に係るポリベンザゾール繊維を形成するポリベンザゾールポリマーは、ベンザゾール骨格（アゾール環）にメチル基、エチル基、プロピル基、tert-ブチル基などの炭素原子数１〜６のアルキル基やハロゲン基などの側鎖を有するポリベンザゾールポリマーであり、繊維を形成した後に、加熱処理や活性エネルギー線処理などが施されると、ラジカルが発生して、側鎖の作用によって、分子鎖間架橋が形成されるものである。
好ましくは、分子鎖中に上記一般式（１）で表される繰り返し単位がランダムまたはブロック共重合したポリベンザゾールである。
本発明における好ましいホモポリマーおよび共重合ポリマーとしては下記のものが挙げられる。
【０００８】
【化５】
【０００９】
【化６】
【００１０】
【化７】
【００１１】
【化８】
【００１２】
【化９】
【００１３】
【化１０】
【００１４】
【化１１】
【００１５】
【化１２】
等が挙げられるが、もちろん本発明技術内容はこれらに限定されるものではない。
【００１６】
重合度が上がりやすく、高物性繊維が得られることから、ポリマー共重合比は好ましくは２０〜７０％であり、より好ましくは３０〜５０％である。この範囲を外れると、重合度は上がるが望むような物性が得られない、高物性は期待できるが重合度が上がりにくいという結果となる。
【００１７】
ポリベンザゾール繊維は、ポリベンザゾール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。
【００１８】
ドープ中のポリマー濃度は好ましくは少なくとも約７質量％であり、より好ましくは少なくとも１０質量％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質量％を越えることはない。
【００１９】
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Wolfeらの米国特許第４，５３３，６９３号明細書、Sybertらの米国特許第４，７７２，６７８号明細書、Harrisの米国特許第４，８４７，３５０号明細書またはGregoryらの米国特許第５，０８９，５９１号明細書に記載されている。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一定昇温速度で温度を上げることで反応させられる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。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。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。
【００２２】
このようにして得られるフィラメントを不活性ガス下で処理することにより、架橋させる。ここでいう処理とは、３００〜６００℃における加熱や活性エネルギー照射である。活性エネルギー線とは、波長２１０〜３３０ｎｍの紫外線、重水素ランプや水銀ランプ、キセノンランプによる光照射、放射線、電子線などである。不活性ガスとしては一般的には窒素、アルゴン等が用いられる。
【００２３】
本発明における分子間架橋とは、前記一般式（１）におけるＲ、すなわち、ベンザゾール骨格におけるメチル基、エチル基などのアルキル基やハロゲン基などの側鎖が関与するものであり、熱や活性エネルギー線の照射によって、ラジカルが発生し、分子鎖間で架橋する。
例えば、Ｒがメチル基の場合、以下のような架橋構造となる。
【化１３】
【００２４】
このような架橋は、処理前のフィラメントと処理後のフィラメントの13Ｃ固体ＮＭＲを測定することによって確認することができる。メチル基を有する場合は、メチル基に基づくシグナルが減少し、新たにメチレン基に基づくシグナルが観測できる。また、エチル基を有する場合は、エチル基に基づくシグナルが減少し、エチル基のメチレン基とは異なるメチレン基のシグナルが観測できる。さらに、ハロゲン基を有する場合は、ハロゲン基が結合している炭素シグナルの高磁場シフトが観測される。
【実施例】
【００２５】
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。
（極限粘度）
メタンスルホン酸を溶媒として、０．５ｇ／ｌの濃度に調製したポリマー溶液の粘度をオストワルド粘度計を用いて２５℃恒温槽中で測定し、算出した。
【００２６】
（架橋の確認方法）
処理前のフィラメントと処理後のフィラメントについて、試料約３００ｍｇを７ｍｍφＣＰ／ＭＡＳプローブに入れ、室温、積算回数１０２４回、パルス間隔時間２０秒の条件で13Ｃ固体ＮＭＲを測定した。
【００２７】
（耐フィブリル性の評価方法）
耐擦性の評価は、以下の試験により実施した。フィラメントを２セットの糸送りローラー上を走行させて、ローラーの速度比を調整することにより５００ｇｆ（４．９Ｎ）の張力を与えて、図１のように直径８ｍｍの金属製丸棒に接触させて３０°屈曲するように糸を走行させる。走行速度６０ｍ／分で１５分間走行させた後の金属製丸棒に付着した付着ポリマーの量で相対評価した。金属製丸棒は、炭素鋼の表面を粗度がＲａ＝３マイクロメートルの硬質ハードクロムめっき仕上げしたものを用いた。
【００２８】
（実施例１）
１１６％のポリリン酸２８．３ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩５．２ｇ、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩０．６ｇ、テレフタル酸４．６ｇおよび五酸化リン８．４ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２６ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例２）
１１６％のポリリン酸２７．２ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩３．８ｇ、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩１．７ｇ、テレフタル酸４．２ｇおよび五酸化リン８．０ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２４ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３０】
（実施例３）
１１６％のポリリン酸２７．７ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩２．８ｇ、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩２．９ｇ、テレフタル酸４．２ｇおよび五酸化リン８．１ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２５ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例４）
１１６％のポリリン酸２９．０ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩１．７ｇ、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩４．１ｇ、テレフタル酸４．４ｇおよび五酸化リン８．３ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２３ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例５）
１１６％のポリリン酸２７．８ｇに窒素気流下、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩５．６ｇ、テレフタル酸４．０ｇおよび五酸化リン７．７ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２６ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３３】
（実施例６）
１１６％のポリリン酸２７．６ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩３．７ｇ、２−クロロ−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩１．８ｇ、テレフタル酸４．１ｇおよび五酸化リン７．８ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２５ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３４】
（実施例７）
１１６％のポリリン酸２８．０ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩３．８ｇ、２−エチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩１．８ｇ、テレフタル酸４．２ｇおよび五酸化リン８．０ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２５ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３５】
（実施例８）
１１６％のポリリン酸２９．２ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩２．８ｇ、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩１．３ｇ、４，４’−ビフェニルジカルボン酸４．５ｇおよび五酸化リン５．５ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２６ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３６】
（実施例９）
１１６％のポリリン酸２８．１ｇに窒素気流下、１，３−ジメルカプト−４，６−ジアミノベンゼン二塩酸塩３．７ｇ、１，３−ジメルカプト−２−メチル−４，６−ジアミノベンゼン二塩酸塩１．７ｇ、テレフタル酸３．７ｇおよび五酸化リン６．６ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２４ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３７】
（比較例１）
１１６％のポリリン酸２７．５ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン５．６ｇ、テレフタル酸４．３ｇおよび五酸化リン８．４ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２７ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３８】
（比較例２）
１１６％のポリリン酸２８．２ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン５．７ｇ、テレフタル酸４．４ｇおよび五酸化リン８．６ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２８ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３９】
以上より、複素環を構成するベンゼン環上にメチル基、エチル基などのアルキル基やハロゲン基などを導入した構造単位を有するポリベンザゾール繊維を架橋処理することにより、フィブリル化しにくい繊維が得られることがわかる。
【００４０】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によると、高強度、高弾性率、高耐熱性だけでなく、フィブリル化しにくいポリベンザゾール繊維を提供できるため、産業用材料として実用性を高め、利用分野を拡大する効果が絶大である。
即ち、ケーブル、電線や光ファイバー、等のテンションメンバー、ロープ等の緊張材はもとより、ロケットインシュレーション、ロケットケイシング、圧力容器、宇宙服の紐、惑星探査気球等の航空、宇宙資材、耐弾材等の耐衝撃用部材、手袋等の耐切創用部材、消防服、耐熱フェルト、プラント用ガスケット、耐熱織物、各種シーリング、耐熱クッション、フィルター等の耐熱耐炎部材、ベルト、タイヤ、靴底、ロープ、ホース等のゴム補強剤、シリコンチップを実装するための高密度高性能回路基板等の電子材料用部材、釣り糸、釣竿、テニスラケット、卓球ラケット、バトミントンラケット、ゴルフシャフト、クラブヘッド、ガット、弦、セイルクロス、ランニングシューズ、マラソンシューズ、スパイクシューズ、スケートシューズ、バスケットボールシューズ、バレーボールシューズ等の運動靴、競技（走）用自転車及びその車輪、ロードレーサー、ピストレーサー、マウンテンバイク、コンポジットホイール、ディスクホイール、テンションディスク、スポーク、ブレーキワイヤー、変速機ワイヤー、競技（走）用車椅子及びその車輪、プロテクター、レーシングスーツ、スキー、ストック、ヘルメット、落下傘等のスポーツ関係資材、アバンスベルト、クラッチファーシング等の耐摩擦材、各種建築材料用補強剤及びその他ライダースーツ、スピーカーコーン、軽量乳母車、軽量車椅子、軽量介護用ベッド、救命ボート、ライフジャケット等、広範にわたる用途に使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】耐フィブリル性を評価する耐擦性装置において、被試験フィラメントと丸棒との位置関係を模式的に示す概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：金属製丸棒
２：被試験フィラメント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐フィブリル性に優れたポリベンザゾール繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
剛直高分子の溶液いわゆる液晶性高分子は、流動方向に分子鎖が配向しやすく、一旦配向すると分子鎖がランダムな向きに変わるまでの時間が長くかかる性質があるため、高度に配向した高強度・高弾性率成形体を製造することができる。さらに、剛直性ポリマーはガラス転移温度が高いために耐熱性成形体を得ることができる。
【特許文献１】特開平６−３４１０１５号公報
【０００３】
このため、剛直性高分子であるポリベンザゾールポリマーから製造された繊維は、極めて高い機械的強度を有し、種々の用途で用いられている。しかしながら、繊維製造の際に使用するポリベンザゾールポリマー溶液が光学的異方性を示し、紡糸すると分子鎖が吐出方向に過度に配向するため、得られた繊維はフィブリル化しやすくなる。フィブリル化しやすくなると、摩擦に対する耐久性が低下するため、ロープやコードなど耐擦性が要求される用途には好ましくない。また、繊維加工工程でローラーやガイドの材質によっては摩擦を受けて毛羽が生じるなど、問題となることがあり、耐フィブリル性の向上が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、より優れたフィブリル化しにくいポリベンザゾール繊維を提供せんとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ポリベンザゾールのベンザゾール骨格に側鎖を有するポリベンザゾールからなるポリベンザゾール繊維が分子鎖間架橋処理を施されてなり、耐クリープ性に優れることを特徴とするポリベンザゾール繊維である。
また、ポリベンザゾール繊維は、好ましい態様としては、下記一般式（１）の分子構造を有することを特徴とするポリベンザゾール繊維である。
【化３】
但し、ｎは０以上１未満の実数である。ＸはＳ、Ｏ原子またはＮＨ基を示す。アゾール環においてＮ原子とＸ原子／基はトランス位であってもシス位であっても良い。Ｙは
【化４】
で表され、これらが単独、または１〜ｎの範囲内でこれら３つの繰り返し単位が任意の割合で共重合していてもよい。また、Ｒは炭素原子数１〜６のアルキル基またはハロゲン原子を示す。
さらに、分子鎖間架橋処理は、３００〜６００℃の不活性ガス下の加熱処理や活性エネルギー線照射が好ましい態様である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、熱または活性エネルギー線照射などの簡単な処理によってポリベンザゾール分子鎖間の架橋が容易であり、繊維化後に架橋させることによって、従来のポリベンザゾール繊維と比較して、より耐フィブリル性に優れたポリベンザゾール繊維を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るポリベンザゾール（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）、ポリベンゾチアゾール（以下、ＰＢＴともいう）、ポリベンズイミダゾール（以下、ＰＢＩともいう）から選ばれるポリマーを言う。
本発明に係るポリベンザゾール繊維を形成するポリベンザゾールポリマーは、ベンザゾール骨格（アゾール環）にメチル基、エチル基、プロピル基、tert-ブチル基などの炭素原子数１〜６のアルキル基やハロゲン基などの側鎖を有するポリベンザゾールポリマーであり、繊維を形成した後に、加熱処理や活性エネルギー線処理などが施されると、ラジカルが発生して、側鎖の作用によって、分子鎖間架橋が形成されるものである。
好ましくは、分子鎖中に上記一般式（１）で表される繰り返し単位がランダムまたはブロック共重合したポリベンザゾールである。
本発明における好ましいホモポリマーおよび共重合ポリマーとしては下記のものが挙げられる。
【０００８】
【化５】
【０００９】
【化６】
【００１０】
【化７】
【００１１】
【化８】
【００１２】
【化９】
【００１３】
【化１０】
【００１４】
【化１１】
【００１５】
【化１２】
等が挙げられるが、もちろん本発明技術内容はこれらに限定されるものではない。
【００１６】
重合度が上がりやすく、高物性繊維が得られることから、ポリマー共重合比は好ましくは２０〜７０％であり、より好ましくは３０〜５０％である。この範囲を外れると、重合度は上がるが望むような物性が得られない、高物性は期待できるが重合度が上がりにくいという結果となる。
【００１７】
ポリベンザゾール繊維は、ポリベンザゾール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。
【００１８】
ドープ中のポリマー濃度は好ましくは少なくとも約７質量％であり、より好ましくは少なくとも１０質量％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質量％を越えることはない。
【００１９】
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Wolfeらの米国特許第４，５３３，６９３号明細書、Sybertらの米国特許第４，７７２，６７８号明細書、Harrisの米国特許第４，８４７，３５０号明細書またはGregoryらの米国特許第５，０８９，５９１号明細書に記載されている。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一定昇温速度で温度を上げることで反応させられる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。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。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。
【００２２】
このようにして得られるフィラメントを不活性ガス下で処理することにより、架橋させる。ここでいう処理とは、３００〜６００℃における加熱や活性エネルギー照射である。活性エネルギー線とは、波長２１０〜３３０ｎｍの紫外線、重水素ランプや水銀ランプ、キセノンランプによる光照射、放射線、電子線などである。不活性ガスとしては一般的には窒素、アルゴン等が用いられる。
【００２３】
本発明における分子間架橋とは、前記一般式（１）におけるＲ、すなわち、ベンザゾール骨格におけるメチル基、エチル基などのアルキル基やハロゲン基などの側鎖が関与するものであり、熱や活性エネルギー線の照射によって、ラジカルが発生し、分子鎖間で架橋する。
例えば、Ｒがメチル基の場合、以下のような架橋構造となる。
【化１３】
【００２４】
このような架橋は、処理前のフィラメントと処理後のフィラメントの13Ｃ固体ＮＭＲを測定することによって確認することができる。メチル基を有する場合は、メチル基に基づくシグナルが減少し、新たにメチレン基に基づくシグナルが観測できる。また、エチル基を有する場合は、エチル基に基づくシグナルが減少し、エチル基のメチレン基とは異なるメチレン基のシグナルが観測できる。さらに、ハロゲン基を有する場合は、ハロゲン基が結合している炭素シグナルの高磁場シフトが観測される。
【実施例】
【００２５】
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。
（極限粘度）
メタンスルホン酸を溶媒として、０．５ｇ／ｌの濃度に調製したポリマー溶液の粘度をオストワルド粘度計を用いて２５℃恒温槽中で測定し、算出した。
【００２６】
（架橋の確認方法）
処理前のフィラメントと処理後のフィラメントについて、試料約３００ｍｇを７ｍｍφＣＰ／ＭＡＳプローブに入れ、室温、積算回数１０２４回、パルス間隔時間２０秒の条件で13Ｃ固体ＮＭＲを測定した。
【００２７】
（耐フィブリル性の評価方法）
耐擦性の評価は、以下の試験により実施した。フィラメントを２セットの糸送りローラー上を走行させて、ローラーの速度比を調整することにより５００ｇｆ（４．９Ｎ）の張力を与えて、図１のように直径８ｍｍの金属製丸棒に接触させて３０°屈曲するように糸を走行させる。走行速度６０ｍ／分で１５分間走行させた後の金属製丸棒に付着した付着ポリマーの量で相対評価した。金属製丸棒は、炭素鋼の表面を粗度がＲａ＝３マイクロメートルの硬質ハードクロムめっき仕上げしたものを用いた。
【００２８】
（実施例１）
１１６％のポリリン酸２８．３ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩５．２ｇ、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩０．６ｇ、テレフタル酸４．６ｇおよび五酸化リン８．４ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２６ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例２）
１１６％のポリリン酸２７．２ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩３．８ｇ、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩１．７ｇ、テレフタル酸４．２ｇおよび五酸化リン８．０ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２４ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３０】
（実施例３）
１１６％のポリリン酸２７．７ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩２．８ｇ、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩２．９ｇ、テレフタル酸４．２ｇおよび五酸化リン８．１ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２５ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例４）
１１６％のポリリン酸２９．０ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩１．７ｇ、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩４．１ｇ、テレフタル酸４．４ｇおよび五酸化リン８．３ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２３ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例５）
１１６％のポリリン酸２７．８ｇに窒素気流下、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩５．６ｇ、テレフタル酸４．０ｇおよび五酸化リン７．７ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２６ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３３】
（実施例６）
１１６％のポリリン酸２７．６ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩３．７ｇ、２−クロロ−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩１．８ｇ、テレフタル酸４．１ｇおよび五酸化リン７．８ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２５ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３４】
（実施例７）
１１６％のポリリン酸２８．０ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩３．８ｇ、２−エチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩１．８ｇ、テレフタル酸４．２ｇおよび五酸化リン８．０ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２５ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３５】
（実施例８）
１１６％のポリリン酸２９．２ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩２．８ｇ、２−メチル−４，６−ジアミノレゾルシン二塩酸塩１．３ｇ、４，４’−ビフェニルジカルボン酸４．５ｇおよび五酸化リン５．５ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２６ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３６】
（実施例９）
１１６％のポリリン酸２８．１ｇに窒素気流下、１，３−ジメルカプト−４，６−ジアミノベンゼン二塩酸塩３．７ｇ、１，３−ジメルカプト−２−メチル−４，６−ジアミノベンゼン二塩酸塩１．７ｇ、テレフタル酸３．７ｇおよび五酸化リン６．６ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２４ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３７】
（比較例１）
１１６％のポリリン酸２７．５ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン５．６ｇ、テレフタル酸４．３ｇおよび五酸化リン８．４ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２７ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３８】
（比較例２）
１１６％のポリリン酸２８．２ｇに窒素気流下、４，６−ジアミノレゾルシン５．７ｇ、テレフタル酸４．４ｇおよび五酸化リン８．６ｇを加え、反応器内、７０℃で１５分撹拌混合した。さらに１２０℃まで昇温させ、３．５時間撹拌混合し脱塩酸を行い、１３５℃まで昇温させ１９時間撹拌しオリゴマー化した。その後、２００℃に昇温して重合し、ＰＢＯポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、固有粘度は２８ｄｌ／ｇであった。
こうして重合したドープを、紡糸温度１７５℃で孔径２００μｍの単孔ノズルから押し出し、フィラメントを水浴中で凝固した後、糸管に巻き取った。なお、巻取速度は１００ｍ／分とした。巻き取った糸を１８時間水洗した後、１％ＮａＯＨ水溶液で３０分間中和し、さらに１〜２４時間水洗を行った。乾燥は8０℃で４時間行った。
得られたフィラメントを窒素気流下、５００℃で１時間加熱処理を行った。フィブリル化の評価結果を表１に示す。
【００３９】
以上より、複素環を構成するベンゼン環上にメチル基、エチル基などのアルキル基やハロゲン基などを導入した構造単位を有するポリベンザゾール繊維を架橋処理することにより、フィブリル化しにくい繊維が得られることがわかる。
【００４０】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によると、高強度、高弾性率、高耐熱性だけでなく、フィブリル化しにくいポリベンザゾール繊維を提供できるため、産業用材料として実用性を高め、利用分野を拡大する効果が絶大である。
即ち、ケーブル、電線や光ファイバー、等のテンションメンバー、ロープ等の緊張材はもとより、ロケットインシュレーション、ロケットケイシング、圧力容器、宇宙服の紐、惑星探査気球等の航空、宇宙資材、耐弾材等の耐衝撃用部材、手袋等の耐切創用部材、消防服、耐熱フェルト、プラント用ガスケット、耐熱織物、各種シーリング、耐熱クッション、フィルター等の耐熱耐炎部材、ベルト、タイヤ、靴底、ロープ、ホース等のゴム補強剤、シリコンチップを実装するための高密度高性能回路基板等の電子材料用部材、釣り糸、釣竿、テニスラケット、卓球ラケット、バトミントンラケット、ゴルフシャフト、クラブヘッド、ガット、弦、セイルクロス、ランニングシューズ、マラソンシューズ、スパイクシューズ、スケートシューズ、バスケットボールシューズ、バレーボールシューズ等の運動靴、競技（走）用自転車及びその車輪、ロードレーサー、ピストレーサー、マウンテンバイク、コンポジットホイール、ディスクホイール、テンションディスク、スポーク、ブレーキワイヤー、変速機ワイヤー、競技（走）用車椅子及びその車輪、プロテクター、レーシングスーツ、スキー、ストック、ヘルメット、落下傘等のスポーツ関係資材、アバンスベルト、クラッチファーシング等の耐摩擦材、各種建築材料用補強剤及びその他ライダースーツ、スピーカーコーン、軽量乳母車、軽量車椅子、軽量介護用ベッド、救命ボート、ライフジャケット等、広範にわたる用途に使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】耐フィブリル性を評価する耐擦性装置において、被試験フィラメントと丸棒との位置関係を模式的に示す概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：金属製丸棒
２：被試験フィラメント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリベンザゾールのベンザゾール骨格に側鎖を有するポリベンザゾールからなるポリベンザゾール繊維が分子鎖間架橋処理を施されてなり、耐フィブリル性に優れることを特徴とするポリベンザゾール繊維。
【請求項２】
ポリベンザゾール繊維が下記一般式（１）の分子構造を有することを特徴とするポリベンザゾール繊維。
【化１】
但し、ｎは０以上１未満の実数である。ＸはＳ、Ｏ原子またはＮＨ基を示す。アゾール環においてＮ原子とＸ原子／基はトランス位であってもシス位であっても良い。Ｙは
【化２】
で表され、これらが単独、または１〜ｎの範囲内でこれら３つの繰り返し単位が任意の割合で共重合していてもよい。また、Ｒは炭素原子数１〜６のアルキル基またはハロゲン原子を示す。
【請求項３】
分子鎖間架橋処理が３００〜６００℃の不活性ガス下の加熱処理であることを特徴とする請求項１記載のポリベンザゾール繊維。
【請求項４】
分子鎖間架橋処理が不活性ガス下の活性エネルギー線照射であることを特徴とする請求項１記載のポリベンザゾール繊維。
【請求項１】
ポリベンザゾールのベンザゾール骨格に側鎖を有するポリベンザゾールからなるポリベンザゾール繊維が分子鎖間架橋処理を施されてなり、耐フィブリル性に優れることを特徴とするポリベンザゾール繊維。
【請求項２】
ポリベンザゾール繊維が下記一般式（１）の分子構造を有することを特徴とするポリベンザゾール繊維。
【化１】
但し、ｎは０以上１未満の実数である。ＸはＳ、Ｏ原子またはＮＨ基を示す。アゾール環においてＮ原子とＸ原子／基はトランス位であってもシス位であっても良い。Ｙは
【化２】
で表され、これらが単独、または１〜ｎの範囲内でこれら３つの繰り返し単位が任意の割合で共重合していてもよい。また、Ｒは炭素原子数１〜６のアルキル基またはハロゲン原子を示す。
【請求項３】
分子鎖間架橋処理が３００〜６００℃の不活性ガス下の加熱処理であることを特徴とする請求項１記載のポリベンザゾール繊維。
【請求項４】
分子鎖間架橋処理が不活性ガス下の活性エネルギー線照射であることを特徴とする請求項１記載のポリベンザゾール繊維。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２１９７７２（Ｐ２００６−２１９７７２Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３２１９（Ｐ２００５−３３２１９）
【出願日】平成１７年２月９日（２００５．２．９）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月９日（２００５．２．９）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
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