-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine sehr haltbare Polybenzazol-Zusammensetzung,
die einen Stabilisator enthält,
um Polybenzazol eine ausgezeichnete Lagerungsbeständigkeit
zu verleihen, und auf Fasern und Folien, die aus der Polybenzazol-Zusammensetzung
hergestellt werden, und auf die Verwendung derselben.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Fasern
aus Polybenzoxazol (PBO), Polybenzimidazol (PBI) oder Polybenzthiazol
(PBT) (nachstehend als Polybenzazol bezeichnet) sind als Fasern
mit hoher Wärmebeständigkeit
und hoher Festigkeit bekannt.
-
Im
Allgemeinen werden Polybenzazol-Fasern durch Spinnen einer Spinnlösung eines
flüssigkristallinen
Polymers in einer Mineralsäure
als Lösungsmittel
hergestellt. Die Polymer-Spinnlösung
wird durch eine Spinndüse
extrudiert, und die sich ergebenden Filamente werden mit Wasser
gewaschen, um die Mineralsäure in
das wasserhaltige Bad zu extrahieren. In diesem Waschschritt werden
die Filamente gründlich
mit Wasser gewaschen und durch ein Bad laufen gelassen, das eine
wässrige
Lösung
einer anorganischen basischen Verbindung wie Natriumhydroxid oder
dergleichen enthält,
um dadurch die restliche Mineralsäure zur neutralisieren, die
nicht aus den Filamenten extrahiert wurde. Danach werden die Filamente
erneut gewaschen. Es ist sehr wichtig, die Filamente mit der basischen
Verbindung zu imprägnieren,
bis neutrale Bedingungen im Inneren der Filamente herrschen. Wenn
sich die Bedingungen des Waschens mit Wasser und die Menge der zuzugebenden
anorganischen basischen Verbindung aus bestimmten Gründen ändern, werden
die Bedingungen im Inneren der Filamente sauer oder basisch.
-
Wenn
Mineralsäure
in den Polybenzazol-Filamenten zurückbleibt, die ungenügend neutralisiert
ist, wird häufig
die Zugfestigkeit solcher Polybenzazol-Filamente reduziert, wenn
sie einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit während einer langen Zeitspanne
ausgesetzt sind.
-
Unter
diesen Umständen
besteht ein Bedarf an Polybenzazol-Fasern und -Folien, die eine
geringere Abnahme der Festigkeit aufweisen, wenn sie Umgebungen
hoher Temperaturen und hoher Feuchtigkeit während langer Zeitspannen ausgesetzt
werden, selbst wenn die Polybenzazol-Fasern und -Folien Mineralsäuren enthalten,
die aus irgendeinem Grund ungenügend
neutralisiert sind, so dass sie in den Fasern und Folien zurückbleiben.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, Polybenzazol bereitzustellen,
das eine geringere Abnahme der Festigkeit aufweist.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Apparatur zum Messen der Röntgenbeugung
eines Filaments unter Spannung.
-
2 zeigt
ein Diagramm zur Bewertung der Halbwertsbreiten-Faktoren (Hws).
-
3 zeigt
ein Diagramm, um Änderungen
der molekularen Orientierung (<sin2Φ>) anzugeben.
-
4 zeigt
eine schematische Darstellung eines Hochtemperatur-Abriebprüfgeräts, das
zum Messen der Abriebfestigkeit verwendet wird.
-
5 zeigt
eine schematische Darstellung einer Kreuzspulfärbeapparatur.
-
In
den Zeichnungen bezeichnen die Zahlen 1 ein Schleifmaterial, 2 ein
Heizgerät, 3 ein
Gewicht, 4 einen Motor, 5 eine Probenhaltevorrichtung, 6 eine
Probe, 7 ein Behandlungsbad, 8 eine Behandlungsflüssigkeit, 9 ein
nicht getrocknetes richtungs gewickeltes Garn, 10 eine wasserdurchlässige poröse Spule, 11 die Kappe
der Spule und 12 eine Behandlungsflüssigkeit umwälzende Pumpe.
-
Offenbarunq der Erfindung
-
Zum
Lösen der
obigen Probleme haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung intensive
Untersuchungen durchgeführt
und vollendeten schließlich
die vorliegende Erfindung.
-
D.h.,
die vorliegende Erfindung stellt Folgendes bereit:
- 1. Eine Polybenzazol-Zusammensetzung, die eine basische Substanz
enthält.
- 2. Eine Polybenzazol-Zusammensetzung nach dem obigen Punkt 1,
in der die basische Substanz eine organische Verbindung ist.
- 3. Eine Polybenzazol-Zusammensetzung nach dem obigen Punkt 1,
in der die basische Substanz eine organische Verbindung ist, die
in Wasser oder einem hydrophilen Lösungsmittel löslich ist.
- 4. Eine Polybenzazol-Zusammensetzung nach dem obigen Punkt 1,
in der die basische Substanz aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Guanidinen, Triazolen, Chinazolinen, Piperidinen, Pyridinen
und Cyanursäuren
besteht.
- 5. Eine Polybenzazol-Faser, die eine Polybenzazol-Zusammensetzung
nach dem obigen Punkt 1 umfasst.
- 6. Eine Polybenzazol-Folie, die eine Polybenzazol-Zusammensetzung
nach dem obigen Punkt 1 umfasst.
- 7. Eine Polybenzazol-Faser nach dem obigen Punkt 5, die eine
basische organische Verbindung in Form eines Monomers oder eines
Kondensats enthält.
- 8. Eine Polybenzazol-Faser nach dem obigen Punkt 5, die eine
basische organische Verbindung, welche aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus p-Phenylendiamin, m-Phenylendiamin und einem Gemisch derselben
besteht, in Form eines Monomers oder eines Kondensats enthält.
- 9. Eine Polybenzazol-Faser nach dem obigen Punkt 5, in der der
Faktor der meridionalen Röntgenbeugungs-Halbwertsbreite
0,3°/GPa
oder weniger ist.
- 10. Eine Polybenzazol-Faser nach dem obigen Punkt 5, in der
die Elastizitätsabnahme
Er, die auf eine Änderung
der molekularen Orientierung zurückzuführen ist,
30 GPa oder weniger ist.
- 11. Eine Polybenzazol-Faser nach dem obigen Punkt 5, in der
die Reißfestigkeit
der Faser 1 GPa oder größer ist.
- 12. Eine Polybenzazol-Faser nach dem obigen Punkt 5, die eine
Stapelfaser ist.
- 13. Ein Polybenzazol-Spinnfasergarn, das eine Polybenzazol-Faser
nach dem obigen Punkt 5 umfasst.
- 14. Ein Polybenzazol-Gewebe oder -Gewirk, das eine Polybenzazol-Faser
nach dem obigen Punkt 5 umfasst.
- 15. Ein Polybenzazol-Filzmaterial, das eine Polybenzazol-Faser
nach dem obigen Punkt 5 umfasst.
- 16. Ein Polybenzazol-Verbundmaterial, das eine Polybenzazol-Faser
nach dem obigen Punkt 5 umfasst.
- 17. Ein Polybenzazol-Kord, der eine Polybenzazol-Faser nach
dem obigen Punkt 5 umfasst.
- 18. Ein Polybenzazol-Stab, der eine Polybenzazol-Faser nach
dem obigen Punkt 5 umfasst.
- 19. Eine Polybenzazol-Faserfolie zum Verstärken von Zement und Beton,
wobei die Folie eine Polybenzazol-Faser nach dem obigen Punkt 5
umfasst.
- 20. Eine Polybenzazol-Faserfolie zum Verstärken von Zement und Beton nach
dem obigen Punkt 19, wobei die Reißfestigkeit der Folie 50 kg/cm
oder mehr ist.
- 21. Eine hochfeste Faser, die eine Polybenzazol-Faser nach dem
obigen Punkt 5 umfasst.
- 22. Eine messerschnittfeste Weste, die eine Polybenzazol-Faser
nach dem obigen Punkt umfasst.
- 23. Eine kugelsichere Weste, die eine Polybenzazol-Faser nach
dem obigen Punkt umfasst.
-
Nachstehend
wird die vorliegende Erfindung ausführlicher beschrieben.
-
Beispiele
für die
in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Guanidine umfassen
Aminoguanidinhydrogencarbonat, 1,3-Bis(2-benzothiazolyl)guanidin,
1,3-Diphenylguanidin, 1,3-Di(o-toluyl)guanidin, 1,2,3-Triphenylguanidin
und dergleichen. Beispiele für
die Triazole umfassen 2-(2-Hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazol,
3-Amino-1,2,4-triazol, 2-[2-Hydroxy-3-(3,4,5,6-tetrahydrophthalimidmethyl)-5-methylphenyl]benzotriazol,
2-(3,5-Di-tert.-butyl-2-hydroxyphenyl)benzotriazol und der gleichen.
Beispiele für
die Chinazoline schließen
Chinazolin-2,4-dion und dergleichen ein. Beispiele für die Piperidine
schließen
Piperidin und dergleichen ein. Beispiele für die Aniline umfassen Anilin,
o-Hydroxyanilin, o-Phenoxyanilin, p-Hydroxyanilin und dergleichen.
Beispiele für
die Pyridine schließen
Pyridin und dergleichen ein. Beispiele für die Cyanursäure schließen Isocyanursäure und
dergleichen ein.
-
Jede
dieser basischen organischen Verbindungen kann allein oder in Kombination
verwendet werden. Die Menge der zuzufügenden basischen organischen
Verbindung beträgt
0,01–20%,
vorzugsweise 0,1–10%.
-
Die
in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden basischen organischen
Verbindungen sind nicht auf die obigen Verbindungen beschränkt.
-
Das
in der vorliegenden Erfindung bevorzugte Polybenzazol (PBZ) ist
wenigstens ein Polymer, das aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Polybenzoxazol (PBO), Polybenzthiazol (PBT) und Polybenzimidazol (PBI)
besteht. In der vorliegenden Erfindung ist PBO ein Polymer, das
einen Oxazolring enthält,
der an eine aromatische Gruppe gebunden ist, die nicht notwendigerweise
ein Benzolring ist. Beispiele für
PBO schließen einen
großen
Bereich von Polymeren ein, von denen jedes eine Einheit mehrerer
Oxazolringe umfasst, die an Poly(phenylenbenzobisoxazol) und aromatische
Gruppen gebunden sind. Ebenso haben PBT und PBI Strukturen, die
den obigen analog sind. Beispiele für Polybenzazol umfassen weiterhin
Mischungen und Copolymere oder Blockpolymere von zwei oder mehr
Polybenzazol-Polymeren,
wie Mischungen von PBO und PBT und/oder PBI, und Blockcopolymere
oder statistische Copolymere von PBO, PBT und FBI. Vorzugsweise
ist das Polybenzazol ein lyotropes flüssigkristallines Polymer, das
in einer Mineralsäure
bei einer vorgegebenen Konzentration einen Flüssigkristall bildet, und Polybenzoxazol
wird in der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
-
Vorzugsweise
ist die in einem PBZ-Polymer enthaltene Struktureinheit aus lyotropen
flüssigkristallinen Polymeren
ausgewählt.
Die in dem Polymer enthaltene Monomereinheit ist aus Monomereinheiten
ausgewählt,
die durch die folgenden Formeln (a) bis (i) dargestellt sind:
-
Eine
Lösung
eines Polybenzazol-Polymers (nachstehend als Polymer-Spinnlösung bezeichnet)
wird durch Polymerisation eines Polybenzazol-Polymers in einem sauren
Lösungsmittel
leicht hergestellt. Das zu verwendende Lösungsmittel ist vorzugsweise
eine Mineralsäure
wie Schwefelsäure,
Methansulfonsäure
oder Polyphosphorsäure,
und am meisten bevorzugt ist Polyphosphorsäure. Die Konzentration des
Polymers in der Spinnlösung
ist 1 bis 30%, vorzugsweise 1 bis 20%.
-
In
der vorliegenden Erfindung werden geeignete Polymere oder Copolymere
und Spinnlösungen durch
beliebige bekannte Verfahren hergestellt, die z.B. im
US Patent Nr. 4,533,693 an Wolfe et
al. (6. August 1985),
US Patent
Nr. 4,772,678 an Sybert et al. (22. September 1988),
US Patent Nr. 4,847,350 an
Harris (11. Juli 1989) und
US
Patent Nr. 5,089,591 an Gregory et al. (18. Februar 1992)
beschrieben sind. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass ein geeignetes
Polymer oder Copolymer in einer Lösung einer nicht oxidierenden und
dehydratisierenden Säure
umgesetzt wird, indem die Temperatur schrittweise oder mit einer
gegebenen Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs von etwa 60°C bis etwa
230°C erhöht wird,
wobei Rühren
und Scheren bei hohen Geschwindigkeiten unter einer nicht oxidierenden
Umgebung erfolgt.
-
Die
so hergestellte Spinnlösung
wird durch eine Spinndüse
extrudiert, und die Extrudate werden zur Bildung von Filamenten
an der Luft langgezogen. Dafür
bevorzugte Verfahren sind in der obigen Patentliteratur und im
US Patent Nr. 5,034,250 beschrieben.
Nachdem die Spinnlösungsextrudate
durch die Spinndüse
gegangen sind, treten sie in einen Raum zwischen der Spinndüse und einem
Waschbad ein. Dieser Raum wird im Allgemeinen als ein Luftspalt
bezeichnet, er ist aber nicht immer mit Luft beladen. Es ist notwendig,
diesen Raum mit einem Medium zu füllen, das kein Entfernen des
Lösungsmittels
bewirkt und nicht mit der Spinnlösung
reagiert, wie etwa Luft, Stickstoff, Argon, Helium, Kohlendioxid
oder dergleichen.
-
Die
sich ergebenden Filamente werden gewaschen, um einen Teil des Lösungsmittels
zu entfernen, so dass eine übermäßige Dehnung
derselben vermieden wird. Die Filamente werden weiterhin mit einer
geeigneten anorganischen basischen Substanz wie Natriumhydroxid
oder dergleichen gewaschen und neutralisiert und dann erneut gewaschen.
Der größte Teil
des Lösungsmittels
wird durch diesen Schritt entfernt. Das Waschen bezieht sich hierin
auf Mittel, durch die Fasern oder Filamente mit einer Flüssigkeit
in Kontakt treten können,
die mit der das Polyben zazol-Polymer lösenden Mineralsäure kompatibel
ist und die kein Lösungsmittel
für das
Polybenzazol-Polymer ist, um so das saure Lösungsmittel aus der Spinnlösung zu
entfernen. Als geeignete Waschflüssigkeit
kann Wasser oder ein Gemisch von Wasser und einem sauren Lösungsmittel
verwendet werden. Vorzugsweise werden die Filamente so gewaschen,
dass die Konzentration der restlichen Mineralsäure 8000 ppm oder weniger,
besonders bevorzugt 5000 ppm oder weniger betragen kann. Danach
werden die Filamente getrocknet, einer Wärmebehandlung unterzogen und
nach Bedarf aufgewickelt.
-
Zur
Bildung einer Folie kann typischerweise eine viskose Polymer-Spinnlösung auf
eine sich drehende Trommel extrudiert werden, um eine uniaxial orientierte
Folie zu bilden, wie im
US Patent
Nr. 4,487,735 beschrieben ist. Diese Folie wird schlauchförmig extrudiert
und auf einem Dorn geblasen oder in einen Dorn gestoßen, um
die Folie dadurch biaxial zu orientieren. Dann wird die Folie zur
Verfestigung in Wasser getaucht. Dadurch kann eine feste Folie gebildet
werden. Die Folie kann weiterhin gewaschen werden, um Lösungsmittel zu
entfernen.
-
Das
Verfahren zur Herstellung einer Polybenzazol-Zusammensetzung der
vorliegenden Erfindung, mit anderen Worten: das Verfahren des Einschließens der
obigen basischen Substanz in dem Polybenzazol ist nicht speziell
eingeschränkt.
Die basische Substanz kann in dem Polybenzazol während der Polymerisation des
Polybenzazols, während
des Waschens der Spinnlösung,
vor dem Trocknen der Filamente oder während der Nachverarbeitung
der Filamente aufgenommen werden. Um die basische Substanz während der
Polymerisation des Polybenzazols zuzugeben, wird die basische Substanz
vorzugsweise gleichzeitig mit den Ausgangsmaterialien zugegeben,
zu einem wahlfreien Zeitpunk während
der Reaktion zugegeben, während
die Temperatur schrittweise oder mit einer konstanten Geschwindigkeit
erhöht
wird, oder nach Vervollständigung der
Polymerisation zugegeben. Zur Zugabe der basischen Substanz während des
Waschens der Spinnlösung oder
vor dem Trocknen der Filamente wird die basische Substanz vorzugsweise
in Wasser oder einem hydrophilen organischen Lösungsmittel gelöst, und
die Spinnlösung,
die Filamente oder eine Folie werden in die sich ergebende Lösung getaucht.
Zur Zugabe der basischen Substanz während des Nachverarbeitungsschritts,
in dem die Spinnlösung,
die Filamente oder die Folie eine feste Struktur erhalten, wird
die basische Substanz vorzugsweise in einem Lösungsmittel gelöst, und
ein Multifilament, eine Stapelfaser oder ein Textilerzeugnis werden
in die sich ergebende Lösung
getaucht und dann mit einem geeigneten Lösungsmittel gewaschen, um das
Lösungsmittel
der Lösung
zu entfernen.
-
Ein
solches Multifilament, eine solche Stapelfaser oder ein solches
Textilerzeugnis können
eine ausreichende Menge der basischen Substanz enthalten, wenn sie
einen beliebigen Sekunden-Zeitraum lang, der nicht kürzer als
0,1 Sekunden, vorzugsweise nicht kürzer als 10 Sekunden ist, in
die Lösung
getaucht werden. Zudem können
zwei oder mehr basische Substanzen gleichzeitig zugegeben werden.
-
Nach
dem Waschen mit Wasser werden das Multifilament, die Stapelfaser
oder das Textilerzeugnis üblicherweise
bei einer Temperatur von 300°C
oder weniger getrocknet, um dadurch die basische Substanz darin
zu fixieren. Die Beibehaltung der Zugfestigkeit des Multifilaments,
der Stapelfaser oder des Textilerzeugnisses nach dem Durchführen der
Wärmebehandlung
beträgt
80% oder mehr der Zugfestigkeit eines Polybenzazol-Formteils, das
keine basische Substanz enthält,
und somit ist ersichtlich, dass der negative Einfluss der Wärmebehandlung
auf das Polymer gering ist.
-
Die
chemischen Bedingungen oder Auswirkungen der basischen Substanz
in den Fasern sind nicht sicher bekannt. Jedoch wird einfach Folgendes
angenommen: Feuchtigkeit in einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit dringt in die Polybenzazol-Fasern oder die Polybenzazol-Folie
ein, so dass die restliche Mineralsäure durch die Feuchtigkeit
unter Freisetzung von Protonen dissoziiert, die durch die basische
Substanz eingefangen werden, so dass das Reaktionssystem in einem
neutralen Zustand gehalten wird und dadurch eine Abnahme der Festigkeit
der Fasern oder der Folie verhindert wird. Diese Idee schränkt die vorliegende
Erfindung jedoch keineswegs ein.
-
Das
folgende Verfahren wird zur Herstellung der Polybenzazol-Fasern
empfohlen.
-
Die
sich aus dem Spinnen ergebenden Filamente werden gewaschen, um einen
Teil des Lösungsmittels
zu entfernen und somit eine übermäßige Dehnung
derselben zu vermeiden. Die Filamente werden weiterhin mit geeigneten
anorganischen Basen wie Natriumhydroxid, Calciumhydroxid, Kaliumhydroxid
oder dergleichen gewaschen und neutralisiert, um dadurch den größten Teil
des Lösungsmittels
zu entfernen. Das hierin aufgeführte
Waschen bedeutet, dass ein In-Kontakt-Bringen der Fasern oder Filamente
mit einer Flüssigkeit ermöglicht wird,
die mit der das Polybenzazol-Polymer lösenden Mineralsäure kompatibel
ist und die kein Lösungsmittel
für das
Polybenzazol-Polymer ist, um somit das saure Lösungsmittel aus der Spinnlösung zu
entfernen. Als geeignete Waschflüssigkeit
kann Wasser oder ein Gemisch von Wasser und einem sauren Lösungsmittel
verwendet werden. Vorzugsweise werden die Filamente so gewaschen,
dass die Konzentration an restlicher Mineralsäure 8000 ppm oder weniger,
besonders bevorzugt 5000 ppm oder weniger betragen kann. Wünschenswerterweise
ist das stöchiometrische
Verhältnis
der verbleibenden anorganischen Base zur verbleibenden Mineralsäure in dem
Filament 0,9 bis 1,6:1. Danach werden die Filamente getrocknet,
einer Wärmebehandlung
unterzogen und gegebenenfalls aufgewickelt.
-
Zum
einen sind die Polybenzazol-Fasern der vorliegenden Erfindung dadurch
gekennzeichnet, dass die Fasern eine basische organische Verbindung
in Form eines Monomers oder eines Kondensats enthalten, so dass
die Fasern eine Beibehaltung der Zugfestigkeit von 85% oder mehr
aufweisen können,
nachdem sie einer Umgebung mit einer Temperatur von 80°C und einer
relativen Feuchtigkeit von 80% während
einer Zeitspanne von 700 Stunden ausgesetzt wurden. Die hierin aufgeführte basische
Verbindung ist nicht speziell eingeschränkt und kann jede organische
Verbindung sein, die basische Zustände aufweist, wie etwa aromatische Amine.
-
Es
wird bevorzugt, dass die basische organische Verbindung in den Fasern
oder Filamenten enthalten ist, ohne dass eine Feuchtigkeitsaufnahme
der Fasern oder Filamente von 20% oder weniger ermöglicht wird. Sobald
die Fasern oder Filamente eine Feuchtigkeitsaufnahme von 20% oder
weniger haben, werden die Poren der Oberflächen der Fasern oder Filamente
enger, so dass die Oberflächen
der Fasern oder Filamente dicht werden. Dadurch wird es für die basische
organische Substanz schwierig, in die Fasern oder Filamente einzudringen.
Als spezielle Verfahren werden das Führungsstück-Ölungsverfahren, das Beregnungsverfahren,
das Tauchverfahren oder dergleichen verwendet, um die basische organische
Verbindung in den Fasern oder Filamenten zwischen dem Extrudierschritt
der Spinnlösung
durch die Spinndüse
und dem Trocknungsschritt der Fasern oder Filamente aufzunehmen.
Andernfalls werden die Filamente ohne Trocknen aufgewickelt und
in eine Lösung
der basischen organischen Verbindung eingetaucht, um so die Verbindung
in den Fasern oder Filamenten aufzunehmen. Damit die Fasern oder
Filamente eine hohe Festigkeit beibehalten, nachdem sie einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit während einer langen Zeitspanne
ausgesetzt waren, werden die Fasern oder Filamente vorzugsweise
ohne Trocknung aufgewickelt und während einer relativ langen
Zeitspanne in eine Lösung
der basischen organischen Verbindung getaucht.
-
Zum
anderen sind die Polybenzazol-Fasern der vorliegenden Erfindung
dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern eine basische organische
Verbindung, die aus p-Phenylendiamin, m-Phenylendiamin und einem
Gemisch derselben ausgewählt
ist, in Form eines Monomers oder eines Kondensats enthalten. Dadurch können die
Fasern eine Beibehaltung der Zugfestigkeit von 85% oder mehr, vorzugsweise
von 90% oder mehr aufweisen, nachdem sie 700 Stunden lang einer
Umgebung mit einer Temperatur von 80°C und einer relativen Feuchtigkeit
von 80% ausgesetzt wurden. Die Verwendung anderer basischer organischer
Verbindungen ist wirksam, um zu verhindern, dass die Fasern eine
reduzierte Festigkeit aufweisen, die auf die Langzeitaussetzung
einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit zurückzuführen ist.
Unter solchen anderen basischen organischen Verbindungen weist Phenylendiamin
einen deutlichen Effekt auf. Die zuzufügende Menge an Phenylendiamin
beträgt
10% oder weniger, vorzugsweise 8% oder weniger, besonders bevorzugt 2–6%. Wenn
die Menge 10% überschreitet,
nimmt die Feinheit der Filamente aufgrund der erhöhten Phenylendiamin-Menge
zu, was auf unerwünschte
Weise zu einer Abnahme der anfänglichen
Festigkeit der Filamente führt.
-
Auch
in diesem Fall ist Phenylendiamin – wie auch die obigen basischen
organischen Verbindungen – dergestalt
in den Fasern enthalten, dass die Fasern niemals eine Feuchtigkeitsaufnahme
von 20% oder weniger haben. Sobald die Fasern eine Feuchtigkeitsaufnahme
von 20% oder weniger haben, werden die Poren der Oberflächen der
Fasern enger, so dass sich die Oberflächen der Fasern verdichten.
Als Ergebnis wird es für
das Phenylendiamin schwierig, in die Fasern einzudringen. Als spezielle
Verfahren werden das Führungsstück-Ölungsverfahren,
das Beregnungsverfahren, das Tauchverfahren oder dergleichen verwendet,
um das Phenylendiamin in den Filamenten zwischen dem Extrudierschritt
der Spinnlösung
durch die Spinndüse
und dem Trocknungsschritt der Filamente aufzunehmen. Andernfalls
werden die Fasern oder Filamente ohne Trocknen aufgewickelt und
in eine Lösung
von Phenylendiamin eingetaucht, um so die Verbindung in den Filamenten
aufzunehmen. Damit die Filamente eine hohe Festigkeit beibehalten,
nachdem sie einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit während einer langen Zeitspanne
ausgesetzt waren, werden die Filamente vorzugsweise ohne Trocknung
aufgewickelt und während
einer relativ langen Zeitspanne in eine wässrige Phenylendiamin-Lösung getaucht.
Besonders bevorzugt werden die Filamente durch das Kreuzspulfärbeverfahren
während
einer relativ langen Zeitspanne behandelt, damit Phenylendiamin
in ausreichendem Maß in
die Filamente eindringen kann.
-
Das
Mischungsverhältnis
von p-Phenylendiamin zu m-Phenylendiamin ist 4:6 bis 0:10, d.h.,
vorzugsweise ist die Menge an m-Phenylendiamin größer als
diejenige von p-Phenylendiamin.
-
Die
oxidative Kondensation von p-Phenylendiamin schreitet in Wasser
schnell fort, und der Kondensationsgrad desselben nimmt in Wasser
schnell zu, verglichen mit m-Phenylendiamin. Daher ist es für das Phenylendiamin-Kondensat
schwierig, in die Hohlräume
der Filamente einzutreten. Demgemäß wird es für das Phenylendiamin-Kondensat
schwierig, die Hohlräume
der Filamente in ausreichendem Maße zu füllen und sie dadurch zu stabilisieren.
Als Ergebnis ist es manchmal schwierig, dass die Filamente eine
Beibehaltung der Zugfestigkeit von 85% oder mehr aufweisen, nachdem
sie einer Umgebung einer Temperatur von 80°C und einer relativen Feuchtigkeit
von 80% während
einer Zeitspanne von 700 Stunden ausgesetzt wurden. Indem man eine
Menge an m-Phenylendiamin zumischt, die größer ist als diejenige von p-Phenylendiamin,
wird ein stabiles Füllen
der Hohlräume
der Filamente mit dem Phenylendiamin-Kondensat ermöglicht,
wenn man die langsame oxidative Kondensation von m-Phenylendiamin
berücksichtigt.
Die Verwendung von m-Phenylendiamin allein erschwert jedoch die
Beschleunigung der oxidativen Kondensation und benötigt eine
sehr lange Zeitspanne zur Behandlung der Filamente, was eine schlechte
Produktivität
ergibt. Zur Erleichterung der oxidativen Kondensation können die
Filamente bei einer höheren
Temperatur behandelt werden, während
dieser Behandlung nimmt jedoch häufig
die Festigkeit der Fasern oder Filamente ab.
-
Daher
beträgt
das Mischungsverhältnis
von p-Phenylendiamin zu m-Phenylendiamin besonders bevorzugt 3:7
bis 1:9.
-
Zum
dritten sind die Polybenzazol-Fasern der vorliegenden Erfindung
dadurch gekennzeichnet, dass der Faktor der meridionalen Röntgenbeugungs-Halbwertsbreite
derselben 0,3°/GPa
oder weniger ist und die Elastizitätsabnahme Er, die auf die Änderung
der molekularen Orientierung zurückzuführen ist,
30 GPa oder weniger ist. Die Polybenzazol-Fasern weisen unvermeidlich
Hohlräume
auf, da – wie
oben erwähnt
wurde – das
Lösungsmittel
von der Spinnlösung
entfernt wird. Daher haben die Fasern fehlerhafte Strukturen, die
auf solche Hohlräume
zurückzuführen sind.
Demgemäß konzentrieren
sich Spannungen an solchen fehlerhaften Anteilen, bis die Fasern
reißen.
Dadurch reißen
die Fasern, ohne dass sie in ausreichendem Maße ihre eigene Leistungsfähigkeit
zeigen.
-
Das
Reißen
der Fasern oder Filamente wird ausführlich beschrieben. Wenn die
Fasern Hohlräume aufweisen,
dienen die Hohlräume
selbst als Verformungsstellen zusammen mit der Verformung der Fasern. Diese
Hohlräume
erleichtern daher die Verformung der Fasern in der Drehungsrichtung
der Kristalle oder in der Scherrichtung. Wenn diese Verformung eine
bestimmte Grenze überschreitet,
reißen
die Fasern. Diesmal haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung
intensiv nach einem Verfahren zur Lösung dieses Problems geforscht.
Als Ergebnis fanden sie heraus, dass die basische organische Verbindung,
die aus p-Phenylendiamin, m-Phenylendiamin und einem Gemisch derselben
in Form eines Monomers oder Kondensats ausgewählt ist und in den Fasern enthalten
ist, die Hohlräume
der Fasern oder Filamente füllt,
wodurch dieselben verstärkt werden
und die Strukturdefekte derselben reduziert werden. Als Ergebnis
der intensiven Untersuchungen der Erfinder ergab sich, dass dieser
Effekt als Faktor der meridionalen Röntgenbeugungs-Halbwertsbreite oder
als Elastizitätsabnahme
Er ausgedrückt
werden kann.
-
Obwohl
die chemischen Wirkungen der basischen organischen Verbindung in
den Fasern nicht sicher bekannt sind, kann einfach das Folgende
angenommen werden. Da die Mikrohohlräume in den Polybenzazol-Fasern
mit dem Monomer oder Kondensat der basischen organischen Verbindung
gefüllt
sind, kann äußerer Wasserdampf
kaum die PBZ-Moleküle
erreichen, selbst wenn die Polybenzazol-Fasern einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit während einer langen Zeitspanne
ausgesetzt werden. Es ergibt sich, dass eine Reduktion der Härte der Fasern
schwierig ist, oder dass die Mineralsäure oder das Kondensat derselben,
die in den Polybenzazol-Fasern verbleiben, durch die Feuchtigkeit
unter Freisetzung von Wasserstoffionen dissoziieren, die dann durch
die basische Substanz eingefangen werden, so dass das Reaktionssystem neutralisiert
wird, wodurch die Abnahme der Festigkeit der Fasern gehemmt wird,
oder andernfalls das Kondensat der basischen organischen Verbindung,
das ein entwickeltes Konjugatsystem hat, Radikale einfängt, die
aus einem bestimmten Grund in den Fasern vorliegen, wodurch das
Reaktionssystem stabilisiert wird und eine Abnahme der Festigkeit
der Fasern gehemmt wird. Diese Ideen schränken die vorliegende Erfindung
jedoch keinesfalls ein.
-
Die
so erhaltenen Polybenzazol-Fasern können eine so hohe Haltbarkeit
in Form einer Beibehaltung der Zugfestigkeit von 85% oder mehr,
vorzugsweise von 90% oder mehr aufweisen, selbst nachdem sie einer Umgebung
mit einer so hohen Temperatur wie 80°C und einer so hohen relativen
Feuchtigkeit wie 80% während
einer Zeitspanne von 700 Stunden ausgesetzt wurden.
-
Die
Reißfestigkeit
der sich ergebenden Fasern ist so hoch wie 1 GPa oder mehr, vorzugsweise
2,75 GPa oder mehr, besonders bevorzugt 4,10 GPa oder mehr.
-
Die
Stapelfasern der vorliegenden Erfindung werden wie folgt hergestellt.
Falls es notwendig ist, werden die Filamente mit einer Antriebs-Kräuselungsmaschine
oder dergleichen gekräuselt.
Dann werden die Filamente zu Stapelfasern einer vorbestimmten Länge geschnitten,
wobei man bekannte Mittel verwendet, z.B. eine Rotationsschneidevorrichtung,
die mehrere Messer aufweist, die radial in einem Schlitz zwischen
einem Paar sich gegenüberstehender
Rotoren angeordnet sind. Die Länge
der Stapelfasern ist nicht speziell eingeschränkt und beträgt vorzugsweise
100 bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 70 bis 0,5 mm.
-
Die
Polybenzazol-Stapelfasern können
weitläufig
verwendet werden. Die Stapelfasern werden verschiedenartig verarbeitet,
um Spinnfasergarne, Filz usw. bereitzustellen. Solche Spinnfasergarne
und ein solcher Filz werden für
zugfeste Materialien wie Kabel und Seile, schnittfeste Teile wie
Handschuhe, hitze- und feuerbeständige
Materialien wie Uniformen von Feuerwehrleuten, hitzebeständigen Filz,
Dichtungen für
Anlagen, hitzebeständige
Textilerzeugnisse, eine Vielfalt von Dichtungsmaterialien wie hitzebeständige Polster
und Filter, abriebfeste Materialien wie Kraftfahrzeug-Endlostransmissionsriemen
und Kupplungsbeläge,
Verstärkungen
für Baumaterialien,
Reitanzüge,
Lautsprecherkegel und dergleichen verwendet. Die Anwendungen der Stapelfasern
sind nicht auf darauf beschränkt.
-
Spinnfasergarne,
die die Polybenzazol-Fasern der vorliegenden Erfindung umfassen,
ergeben Textilmaterialien für
Schutzmaterialien, Schutzkleidung und industrielle Materialien.
-
Beispiele
für die
Spinnfasergarne der vorliegenden Erfindung schließen auch
Verbund-Spinnfasergarne ein, die die Polybenzazol-Fasern mit anderen
Fasern umfassen. Als solche anderen Fasern seien natürliche Fasern,
organische Fasern, Metallfasern, anorganische Fasern und Mineralfasern
angegeben. Es gibt keine spezielle Beschränkung der Auswahl der Mischverfahren,
und es kann das konventionelle Stapelfasergemisch beim Öffnungsverfahren
und Kern-in-Hülle-Verfahren
verwendet werden.
-
Web-
oder Wirkwaren, die die Polybenzazol-Fasern der vorliegenden Erfindung
umfassen, ergeben Textilmaterialien für sehr dauerhafte Schutzmaterialien,
Schutzkleidung und industrielle Materialien.
-
Beispiele
für die
Web- oder Wirkwaren der vorliegenden Erfindung schließen auch
Verbundweb- oder -wirkwaren ein, die mit anderen Fasern, wie natürlichen
Fasern, organischen Fasern, Metallfasern, anorganischen Fasern,
Mineralfasern oder der gleichen, kombiniert sind. Das Kombinationsverfahren
ist nicht eingeschränkt.
Die gewebten Textilerzeugnisse umfassen gleichmäßig gewebte Textilerzeugnisse,
Doppelbindungs-Textilerzeugnisse, Lip Stop-extilerzeugnisse ("loop initiiation
Operation stop")
usw. Die Wirkwaren umfassen gleichmäßig gestrickte Textilerzeugnisse,
doppelflächige
Strickware, Rundstrickware, Kulierwirkware, kettengewirkte Textilerzeugnisse,
Raschelware usw. Die Faser- oder Filamentströme, die die Web- und Wirkwaren ausmachen,
sind nicht speziell eingeschränkt.
Monofilamente, Multifilamente, eindrähtige Zwirne, Doppeldrahtgarne,
Hüllgarne,
Spinnfasergarne, Spinnfasergarn, Reißspinnfasergarne, Kern-in-Hülle-Garne
und Litzen können
verwendet werden.
-
Der
Filz der vorliegenden Erfindung wird wie folgt hergestellt. Die
wie oben erhaltenen Polybenzazol-Filamente werden durch die bekannten
Verfahren gekräuselt
und zu Polybenzazol-Stapelfasern geschnitten. Die sich ergebenden
Stapelfasern werden durch die bekannten Verfahren zu Filzmaterialien
weiterverarbeitet.
-
Als
filzherstellendes Verfahren kann ein bekanntes Faservlies-Herstellungsverfahren
verwendet werden. Ein Gewebe wird aus den Stapelfasern hergestellt,
und das Gewebe wird durch ein Vernadelungsverfahren, ein Nähwirkverfahren
oder ein Wasserverfilzungsverfahren oder ein Verfahren unter Verwendung
eines Bindemittels zu einem Filz geformt. Ansonsten kann der Filz
aus den Polybenzazol-Filamenten
durch das Spinnvliesverfahren hergestellt werden.
-
Die
Filzmaterialien der vorliegenden Erfindung können aus vermischten Stapelfasern
bestehen, die die Polybenzazol-Fasern und andere Fasern umfassen.
Es ist effektiv, den Prozentgehalt an vermischten Polybenzazol-Fasern
zu erhöhen,
wenn das Filzmaterial eine höhere
Wärmebeständigkeit
haben soll. Der Gewichtsprozentanteil der Polybenzazol-Fasern beträgt vorzugsweise
50% oder mehr, besonders bevorzugt 80% oder mehr. Wenn er geringer
als 50% ist, können
die ausgezeichnete Wärmebeständigkeit
und Abriebbeständigkeit
der Polybenzazol-Fasern nicht vollständig erreicht werden. Es gibt
keine spezielle Beschränkung
bezüglich
der Auswahl des Mischverfahrens, sofern der Filz homogen vermischte
Fasern umfasst oder eine Laminierung umfasst, die zwei oder mehr
Filzschichten aufweist, die separat aus unterschiedlichen Fasern
gebildet werden, die mit den Polybenzazol-Fasern vermischt werden sollen, und
solche Filze sind formbar.
-
Die
Festigkeit des so erhaltenen Filzmaterials kann in ausreichendem
Maße beibehalten
werden, selbst nachdem es einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit ausgesetzt wurde, da es die Polybenzazol-Fasern umfasst,
die eine geringere Abnahme der Festigkeit selbst nach dem Aussetzen
einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit während einer
langen Zeitspanne aufweisen. Als Ergebnis wird die Abriebbeständigkeit
des Filzmaterials unter einer Atmosphäre hoher Feuchtigkeit verbessert, wodurch
eine Verbesserung der Lebensdauer eines wärmebeständigen Polstermaterials ermöglicht wird,
das das Filzmaterial umfasst.
-
Die
Verbundmaterialien, die die Polybenzazol-Fasern der vorliegenden
Erfindung umfassen, können in
jeder beliebigen Form bereitgestellt werden, wie in einer Richtung
verstärkte
Materialien, pseudokubische Laminierungen oder kaschierte Textilerzeugnisse.
Als Matrixharz kann irgendein wärmehärtbares
Harz, etwa Epoxyharze und Phenolharze, ein hochwertiger Baukunststoff
wie PPS und PEEK und ein wärmehärtbares
Allzweckharz wie Polyethylen, Polypropylen und Polyamid verwendet
werden.
-
Die
Kords, welche die Polybenzazol-Fasern der vorliegenden Erfindung
umfassen, werden als eindrähtige
Zwirne oder Doppelgarne bereitgestellt, die durch eine Ringzwirnmaschine
hergestellt werden, wodurch die Ermüdungsbeständigkeit verbessert wird. Ein
Drehungskoeffizient von 350 bis 2000 ist ausreichend. Drehungskoeffizient K = Tw × (Den/ρ)½
- Tw:
- Drehungszahl [T/10
cm]
- Den:
- Gesamtdenier;
- ρ:
- Faserdichte [g/cm3]
-
Zur
Verbesserung der Haftung an Kautschuk können die Oberflächen der
Polybenzazol-Fasern oder -Filamente einer Corona-Behandlung oder
Plasma-Behandlung unterzogen werden. Andernfalls kann eine Verbindung,
die mit den Oberflächen
der Polybenzazol-Fasern oder -Filamente reagiert oder der Oberfläche der
Polybenzazol-Fasern oder -Filamente reagiert, die einer Corona-Behandlung
unterzogen wurden, auf solche Polybenzazol-Fasern oder -Filamente
aufgetragen werden. Zur weiteren Verbesserung der Haftung an Kautschuk
können
die Polybenzazol-Fasern oder -Filamente einer Tauchbehandlung unterzogen
werden. Als Behandlungsflüssigkeit
kann allgemein die Folgende verwendet werden:
- (A)
eine wässrige
Dispersion eines Epoxyharzes,
- (B) eine wässrige
Dispersion eines blockierten Isocyanats,
- (C) eine wässrige
Dispersion eines Kautschuklatex und
- (D) ein Flüssigkeitsgemisch
eines Resorcin-Formaldehyd-Harzes und eines Kau tschuklatex (RFL).
-
Jede
der Behandlungsflüssigkeiten
kann allein oder in Kombination für eine einstufige oder mehrstufige
Behandlung, die zwei oder mehr Schritte umfasst, verwendet werden.
Andere Behandlungsverfahren können
auch verwendet werden.
-
Der
Polybenzazol-Faserstab der vorliegenden Erfindung zum Verstärken von
Zement und Beton wird im Allgemeinen bereitgestellt, indem die Polybenzazol-Filamente als Litze
gestrickt und die Litze mit einem wärmehärtenden Harz wie einem Epoxyharz
hart gehärtet
wird. Die Litze kann gegebenenfalls einen Durchmesser gemäß der Größe der zu
verwendenden Filamente aufweisen. Im Hinblick auf die Leichtigkeit
der Handhabung beträgt
der Durchmesser der Litze üblicherweise
1 bis 20 mm. Wenn z.B. 16 Stränge
jeweils mit einer Feinheit von 3000 Denier, die aus Polybenzazol-Faser
gebildet werden, zu einer Litze verarbeitet werden (mit einer Gesamtfeinheit
von 48 000 Denier), hat die Litze einen Durchmesser von 2 mm. Wenn
eine Litze eine Gesamtfeinheit von 752 000 Denier hat, hat die Litze
einen Durchmesser von 8 mm. Der Durchmesser des Stabes, der mit
dem Harz hart gehärtet
wurde, variiert in Abhängigkeit
von der aufgetragenen Harzmenge und ist im Allgemeinen etwa 25%
größer als
der Durchmesser der Litze.
-
Die
Polybenzazol-Faserfolien der vorliegenden Erfindung zur Verstärkung von
Zement/Beton haben ein Gewicht von 100–1500 g/m2,
und die Folien umfassen die Polybenzazol-Fasern in wenigstens einer
Richtung derselben. Wenn das Gewicht kleiner als 100 g/m2 ist, kann die Folie nicht die erforderliche
Festigkeit aufweisen, was dazu führt,
dass eine erhöhte
Anzahl solcher Folien laminiert werden muss und sich eine schlechte
Wirksamkeit ergibt. Wenn das Gewicht 1500 g/cm2 überschreitet,
wird die Imprägnierung
der Folie mit einem Harz als Klebstoff schlecht und es ergibt sich
eine geringe Haftung an Zement und Beton.
-
Die
Faserfolie bedeutet insbesondere eine Webware, eine Strickware,
ein Faservlies, Netz, eine netzartige Folie, in der die Kreuzungspunkte
von Filamenten mit Klebstoff fixiert sind, eine Laminierung von
Folien, die aus den Fasern bestehen, oder dergleichen. Die Festigkeit
der Faserfolie beträgt
wenigstens 50 kg/cm, vorzugsweise wenigstens 100 kg/cm. Wenn die
Festigkeit geringer als 50 kg/cm ist, kann der Verstärkungseffekt
von Zement/Beton nicht erhalten werden. Im Allgemeinen wird Zement/Beton
mit der Faserfolie verstärkt, indem
man die Folie einfach um Zement/Beton wickelt, oder indem man die
Faserfolie daran klebt. Andernfalls wird die Faserfolie unter einer
geeigneten Spannung um einen Brückenpfeiler
gewickelt und daran geklebt oder an die Basis der Brücke geklebt.
Die Faserfolie der vorliegenden Erfindung kann durch jedes der obigen Verfahren
aufgebracht werden.
-
Die
hochfesten Faserseile der vorliegenden Erfindung bestehen aus den
Polybenzazol-Fasern, die durch das obige Verfahren hergestellt werden,
und die Reißfestigkeit
derselben ist so hoch wie 1 GPa oder mehr, vorzugsweise 2,75 GPa
oder mehr, besonders bevorzugt 4,10 GPa oder mehr. Seile mit mehreren
Strukturen können
aus solchen Fasern durch jedes der bekannten Verfahren hergestellt
werden. Die sich ergebenden Seile haben somit eine ausgezeichnete
Haltbarkeit in Form der Beibehaltung der Zugfestigkeit von 75% oder
mehr, vorzugsweise von 80%, nachdem sie Umgebungen hoher Temperaturen
und hoher Feuchtigkeit während
langer Zeitspannen ausgesetzt wurden.
-
Die
messerschnittfesten Westen der vorliegenden Erfindung bestehen aus
laminierten Webwaren der Polybenzazol-Fasern. Die Textur der Webware
kann eine Grundbindung, Köperbindung
oder andere Bindungen für
gebräuchliche
Textilerzeugnisse sein. Grundbindungs-Textilerzeugnisse werden bevorzugt,
da die Texturen derselben schwer zu verschieben sind, so dass eine
hohe Messerschnittfestigkeit erreicht werden kann. Die Feinheit
der Polybenzazol-Fasern der Erfindung ist 600 dtex oder geringer,
vorzugsweise 300 dtex oder geringer. Fasern mit einer solchen geringen
Feinheit ermöglichen
es, eine hohe Messerschnittfestigkeit auf vorteilhafte Weise zu
erreichen. Es ist auch wichtig, dass die Anzahl der Garne der Webware
der Erfindung 30 Garne/25 mm oder mehr, vorzugsweise 50 Garne/25
mm oder mehr ist. Wenn die Anzahl der Garne gering ist, bewegen
sich die Garne des Textilerzeugnisses häufig, so dass eine ausreichende
Messerschnittfestigkeit nicht erhalten werden kann. Das Gewicht
des Textilerzeugnisses ist 100 g/cm2 oder
mehr, vorzugsweise 150 g/cm2 oder mehr,
wobei in diesem Bereich eine ausgezeichnete Messerschnittfestigkeit
gezeigt werden kann. Das in der Erfindung zu verwendende Textilerzeugnis
kann teilweise oder vollständig
mit einem Harz beschichtet oder imprägniert sein. Die messerschnittfeste
Weste der vorliegenden Erfindung besteht aus einer Laminierung solcher
Textilerzeugnisse, oder sie kann aus mehreren solchen Textilerzeugnissen
bestehen, die integral mit einem Maschinennähgarn hoher Festigkeit vernäht sind.
-
Die
kugelsicheren Westen der vorliegenden Erfindung bestehen aus laminierten
Textilerzeugnissen der Polybenzazol-Fasern. Die Textur des Textilerzeugnisses
kann eine Grundbindung, eine Köperbindung
oder andere Bindungen für
gebräuchliche
Textilerzeugnisse sein. Grundbindungs-Textilerzeugnisse oder Köperbindungs-Textilerzeugnisse
werden bevorzugt, da die Textur des Textilerzeugnisses sich kaum
verschiebt, wodurch es ermöglicht
wird, eine hohe kugelsichere Leistungsfähigkeit zu erreichen. Die Feinheit
der Polybenzazol-Fasern der vorliegenden Erfindung ist 1110 dtex
oder weniger, vorzugsweise 600 dtex oder weniger, und die Verwendung
der Polybenzazol-Fasern der vorliegenden Erfindung mit einer derartigen
niedrigen Feinheit erleichtert das Erreichen einer hohen kugelsicheren
Leistungsfähigkeit.
Es ist auch wichtig, dass die Anzahl der Garne des Textilerzeugnisses
der Erfindung 40 Garne/25 mm oder weniger betragen sollte. Das Gewicht des
Textilerzeugnisses ist 200 g/cm2 oder weniger,
vorzugsweise 150 g/cm2, wobei in diesem
Bereich eine ausgezeichnete kugelsichere Leistungsfähigkeit
verwirklicht werden kann. Die kugelsichere Weste der vorliegenden
Erfindung besteht aus einer Laminierung der obigen Textilerzeugnisse,
oder sie kann aus den obigen Textilerzeugnissen bestehen, die integral
mit einem Maschinennähgarn
hoher Festigkeit vernäht
sind.
-
Beste Arten der Durchführung der Erfindung
-
Nachstehend
wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen ausführlicher
erklärt,
die jedoch nicht so aufzufassen sind, dass sie den Bereich der vorliegenden
Erfindung in irgendeiner Weise einschränken. Es ist überflüssig darauf
hinzuweisen, dass Modifikationen der Beispiele in einem an den Hauptpunkt
angepassten Bereich möglich
sind – wie
später
beschrieben wird – und
solche Modifikationen auch in den Bereich der vorliegenden Erfindung
eingeschlossen sind.
-
Die
Messmethoden in Bezug auf die Beispiele werden wie folgt durchgeführt:
-
Bewertung der Festigkeit von Filament
oder Folie unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit
-
Die
Festigkeit eines Filaments oder einer Folie wurde durch Messen der
Festigkeitsbeibehaltungen des Filaments oder der Folie vor und nach
einem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit bestimmt. Dieser Lagerungstest wurde unter Verwendung
der Feuchtigkeitskammer 1G43M, hergestellt von Yamato Kagakusha,
durchgeführt.
Ein Filament oder eine Folie, die um eine Papierspule eines Durchmessers
von 5 cm gewickelt wurde, wurde in die Apparatur gelegt. Die Apparatur
wurde 100 Tage lang unter einer Atmosphäre einer Temperatur von 80°C und einer
relativen Feuchtigkeit von 80% kontinuierlich betrieben.
-
Festigkeitsbeibehaltung
-
Die
Festigkeiten eines Filaments, die sich vor und nach einem Lagerungstest
unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit ergaben, wurden mit einem Zugtestgerät (RTM250,
hergestellt von A & D)
gemäß der Arbeitsweise
von JIS-L1013 gemessen, und die sich nach dem Lagerungstest ergebende Zugfestigkeit
wurde durch die anfängliche
Zugfestigkeit dividiert, die vor dem Lagerungstest gemessen wurde. Die
Festigkeit einer Folie wurde auf die gleiche Weise wie oben bestimmt,
wobei man eine Probenfolie einer Länge von 5 cm, einer Breite
von 1 mm und einer Dicke von 8,5 μm
verwendete.
-
Bewertung der Festigkeitsabnahme unter
einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit
-
Die
Abnahme der Festigkeit eines Filaments oder einer Folie unter einer
Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit wurde wie folgt bestimmt:
das um eine Harzspule mit einem Durchmesser von 10 cm gewickelte
Filament als Probe wurde in einem Behälter aufbewahrt, der konstant
bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit gehalten wurde, aus
dem Behälter
entfernt und einem Zugtest bei Raumtemperatur unterzogen. Die Abnahme
der Festigkeit der Probe wurde auf der Basis der Festigkeitsbeibehaltung
der Probe, bezogen auf die Festigkeit derselben vor dem Lagerungstest,
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bestimmt. Diesbezüglich wurde
der Lagerungstest unter der Umgebung einer Temperatur von 80°C und einer
relativen Feuchtigkeit von 80% während
einer Zeitspanne von 700 Stunden durchgeführt, wobei die Feuchtigkeitskammer
1G43M, hergestellt von Yamato Kagakusha, verwendet wurde, die perfekt
abgeschirmt war, so dass kein Licht durch den Behälter hindurchgehen
konnte.
-
Die
Festigkeitsbeibehaltung wurde bestimmt, indem man die sich vor und
nach dem Lagerungstest ergebenden Zugfestigkeiten der Probe maß, die sich
nach dem Lagerungstest ergebende Zugfestigkeit durch die sich vor
dem Lagerungstest ergebende Zugfestigkeit dividierte und den Quotient
mit 100 multiplizierte. Die Messung der Zugfestigkeiten wurde unter
Verwendung des Zugtestgeräts
(AG-50KNG, hergestellt von Simadzu Corporation) gemäß der Arbeitsweise
von JIS-L1013 durchgeführt.
-
Messung der Phosphor- oder Natrium-Konzentration,
die im Filament oder der Faser zurückblieb
-
Die
Konzentration an restlichem Phosphor in einem Filament oder einer
Faser als Probe wurde unter Verwendung von Pellets, die durch Verfestigung
der Probe erhalten wurden, mit einem Röntgenfluoreszenz-Spektrometer
(PW1404/DY685, hergestellt von Philips) gemessen. Die Konzentration
des restlichen Natriums wurde durch Neutronenaktivierungsanalyse
gemessen.
-
Feuchtigkeitsaufnahme
-
Die
Feuchtigkeitsaufnahme wurde aus dem Gewicht W0 g eines Filaments
oder einer Faser, das vor dem Trocknen gefunden wurde, und dem Gewicht
W1 g des gleichen Filaments oder der gleichen Faser, das nach dem
Trocknen gefunden wurde, gemäß der folgenden
Gleichung berechnet. Das Trocknen wurde 1 Stunde lang bei einer
Temperatur von 200°C
durchgeführt. Feuchtigkeitsaufnahme (%) = (W0 – W1)/W1 × 100
-
Messung des Faktors der meridionalen Röntgenbeugungs-Halbwertsbreite
Hws
-
Ein
Goniometer (Ru-200 X-ray generator, RAD-rA system, hergestellt von
Rigaku) wurde – wie
in 1 gezeigt ist – auf eine Apparatur montiert,
die eine Spannung in ein Filament zieht, und die Beanspruchungsabhängigkeit
der Breite der (0010)-Beugungslinien wurde bestimmt. Die Apparatur
wurde mit einer Ausgangsleistung von 40 kV × 100 mA betrieben, um Cu-Ka-Strahlen
aus einem rotierenden Kupfer-Target zu erzeugen.
-
Die
Beugungsintensität
wurde auf einer Bildplatte (FDL UR-V, hergestellt von Fuji Photo
Film Co., Ltd.) aufgezeichnet. Die aufgezeichnete Beugungsintensität wurde
mit einem digitalen Mikroluminographen (PIXsysTEM, hergestellt von
JEOL LTD.) abgelesen. Zur präzisen
Bestimmung der Halbwertsbreite des sich ergebenden Peakprofils wurde
eine Kurvenanpassung unter Verwendung der Synthese einer Gaußschen Funktion und
einer Lorentz-Funktion durchgeführt.
Die Ergebnisse wurden in Bezug zu den auf das Filament ausgeübten Spannungen
aufgetragen. Die Datenpunkte wurden linear ausgerichtet, und der
Halbwertsbreitenfaktor (Hws) wurde aus dem Ausrichtungsgradienten
der Punkte bestimmt. 2 zeigt ein Beispiel des Diagramms zur
Bestimmung von Hws.
-
Messung des Faktors der Änderung
der molekularen Orientierung
-
Die
in 1 gezeigte Apparatur, durch die eine Spannung
auf ein Filament ausgeübt
wurde, wurde auf eine Kleinwinkel-Röntgenbeugungsapparatur montiert,
und die Verbreiterung des Peaks der (200)-Beugungspunkte in der
Scheitelkreiswinkel-Richtung wurde gemessen, um so die Elastizitätsabnahme
Er, die auf eine Änderung
der molekularen Orientierung zurückzuführen ist,
zu messen. 3 zeigt ein Beispiel des Diagramms,
das die Änderung
der molekularen Orientierung (<sin2Φ>) aufzeigt.
-
Die Änderung
der molekularen Orientierung (<sin2Φ>) wurde aus dem Scheitelkreiswinkelprofil
I (Φ) der
(200)-Beugungsintensität
gemäß der folgenden
Gleichung berechnet. Der Ursprung des Scheitelkreiswinkels lag auf
dem Meridian als Φ =
0 vor.
-
-
Gemäß der von
Northort vorgeschlagenen Theorie (Polymer 21, S. 1199, 1980) kann
die Dehnung (ε) der
Gesamtheit eines Filaments als eine Synthese der Dehnung (εc) von Kristallen
und des Rotationsbeitrags (εr)
ausgedrückt
werden: ε = εc + εr
-
Die
Dehnung εc
von Kristallen kann aus der Elastizität Ec des Kristalls und einer
Spannung σ berechnet
werden, und der Rotationsbeitrag εr
kann unter Verwendung der Ergebnisse (gezeigt in 3)
berechnet werden, die unter Verwendung von <sin2Φ> als Funktion von σ gemessen
wurden, um so ε in
Form der folgenden Gleichung neu zu fassen. Hierin ist Φ0 der Orientierungswinkel,
wenn die Spannung null ist; Φ ist
der Orientierungswinkel, wenn die Spannung σ ist. ε = σ/Ec + (<cosϕ>/<cosϕ0> – 1)
-
Die
Elastizitätsabnahme
Er, die auf eine Änderung
der molekularen Orientierung zurückzuführen ist, ist
durch die folgende Gleichung definiert. Hierbei gibt der Inhalt
in den Klammern des zweiten Ausdrucks auf der rechten Seite den
Gradienten der Tangentenlinie von ε an, wenn σ null ist (σ = 0).
-
-
Verfahren zur Bestimmung der Abriebbeständigkeit
von Filzmaterial, das aus Polybenzazol-Fasern bei hoher Temperatur
hergestellt wurde
-
Eine
Probe wurde mit einem Abriebtestgerät, wie es in 4 gezeigt
ist, gerieben, indem man ein auf 500°C erhitztes reibendes Material
mit der Probe unter einer Last von 300 g/cm2 in
Kontakt brachte und die Probe mit 300 U/min unter dieser Bedingung
rotierte. Insbesondere wurde die Probe kurz von dem Abriebtest 10
Sekunden lang in reines Wasser getaucht und dann 5 Stunden lang
gerieben; die Probe wurde aus dem Testgerät entfernt, wieder 10 Sekunden
lang in reines Wasser getaucht und wiederum 5 Stunden gerieben. Dieser
Vorgang wurde wiederholt, bis die Probe insgesamt 20 Stunden lang
gerieben wurde. Die Abriebbeständigkeit
der Probe wurde basierend auf der Abnahme des nach einem 20-stündigen Reiben
gefundenen Gewichts der Probe bestimmt.
-
Versuchsbeispiel
-
Herstellung von folienartigem Polybenzazol
-
Eine
Lösung
(oder eine Polymer-Spinnlösung)
von Polybenzazol in Polyphosphorsäure wurde sandwichartig zwischen
Polytetrafluorethylen-Folien eingeschlossen und mit einer Heizpresse
bei 175°C
unter einem Druck von 150 kg/cm2 gepresst.
Danach wurde die sich ergebende Polymer-Spinnlösung, die sandwichartig zwischen
den Polytetrafluorethylen-Folien eingeschlossen ist, bei 130°C in der
Längsrichtung
gestreckt, bis die Länge
der Polymer-Spinnlösung
dreimal so groß war,
und in der Querrichtung gestreckt, bis die Breite dreimal so groß war. Nach
dem Kühlen
wurde die Polymer-Spinnlösung
von den Polytetrafluorethylen-Folien abgezogen und mit Wasser gewaschen,
bis die Konzentration des verbleibenden Phosphors 5000 ppm oder
weniger erreichte.
-
Herstellung von Polybenzazol-Filamenten
-
Das
Spinnen wurde so durchgeführt,
dass Filamente mit Durchmessern von 11,5 μm und einer Feinheit von 1,5
Denier erhalten wurden. Eine Polymer-Spinnlösung wurde durch eine Düse mit 340
Löchern
mit Durchmessern von 160 μm
bei einer Spinntemperatur von 150°C
extrudiert, und die extrudierten Filamente wurden in ein erstes
Waschbad gedrückt,
das so angeordnet war, dass ein Zusammenlaufen der Filamente an einer
geeigneten Position verursacht wurde, wodurch ein Multifilament
gebildet wurde. Eine Abschreckkammer war in einem Luftspalt zwischen
der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um die Filamente bei einer gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Länge
des Luftspalts war 30 cm. Die Filamente wurden bei 60°C nach außen an die
Luft gedrückt.
Die Filamentaufnahmegeschwindigkeit betrug 200 m/min, und der Multiplikationsfaktor
der Filamentdehnung war 30. Die Filamente wurden mit Wasser gewaschen,
bis die Konzentration an restlicher Phosphorsäure in den Polybenzazol-Filamenten
5000 ppm oder weniger erreichte.
-
Beispiel 1
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 28 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise gesponnen. und das sich ergebende Filament (1500
m) wurde auf eine Spule gewickelt. Das aufgewickelte Filament wurde
3 Stunden lang bei 50°C
in ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Aminoguanidinbicarbonat (450 g) in Wasser (10 l) enthielt, und
4 Stunden lang bei 80°C
getrocknet. Mit dem sich ergebenden Filament wurde ein Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 2
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 27 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise gesponnen, und das sich ergebende Filament (1500
m) wurde auf eine Spule gewickelt. Das aufgewi ckelte Filament wurde
6 Stunden lang bei 50°C
in ein Bad getaucht, das eine Lösung
von 3-Amino-1,2,4-triazol (500 g) in Wasser (10 l) enthielt, und
4 Stunden lang bei 80°C
getrocknet. Mit dem sich ergebenden Filament wurde ein Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 3
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 29 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise gesponnen, und das sich ergebende Filament (1500
m) wurde auf eine Spule gewickelt. Das aufgewickelte Filament wurde
10 Stunden lang bei 50°C
in ein Bad getaucht, das eine Lösung
von 1,3-Diphenylguanidin (500 g) in Aceton (10 l) enthielt, und
4 Stunden lang bei 80°C
getrocknet. Mit dem sich ergebenden Filament wurde ein Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 4
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 28 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise gesponnen, und das sich ergebende Filament (1500
m) wurde auf eine Spule gewickelt. Das aufgewickelte Filament wurde
9 Stunden lang bei 50°C
in ein Bad getaucht, das eine Lösung
von 1,3-Bis(2-benzothiazolyl)guanidin (500 g) in Aceton (10 l) enthielt,
und 4 Stunden lang bei 80°C
getrocknet. Mit dem sich ergebenden Filament wurde ein Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 5
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 28 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise gesponnen, und das sich ergebende Filament (1500
m) wurde auf eine Spule gewickelt. Das aufgewickelte Filament wurde
5 Stunden lang bei 50°C
in ein Bad getaucht, das eine Lösung
von 2-(2-Hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazol (500 g) in Aceton (10
l) enthielt, und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Mit dem sich ergebenden Filament
wurde ein Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit durchgeführt.
Das Ergebnis ist in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 6
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 28 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise gesponnen, und das sich ergebende Filament (1500
m) wurde auf eine Spule gewickelt. Das aufgewickelte Filament wurde
10 Stunden lang bei 50°C
in ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Chinazolin-2,4-dion (500 g) in Aceton (10 l) enthielt, und 4
Stunden lang bei 80°C
getrocknet. Mit dem sich ergebenden Filament wurde ein Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 7
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 29 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise gesponnen, und das sich ergebende Filament (1500
m) wurde auf eine Spule gewickelt. Das aufgewi ckelte Filament wurde
10 Stunden lang bei 50°C
in ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Pyrazin (500 g) in Wasser (10 l) enthielt, und 4 Stunden lang
bei 80°C
getrocknet. Mit dem sich ergebenden Filament wurde ein Lagerungstest unter
einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 8
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 28 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise gesponnen, und das sich ergebende Filament (1500
m) wurde auf eine Spule gewickelt. Das aufgewickelte Filament wurde
9 Stunden lang bei 50°C
in ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Isocyanursäure
(500 g) in DMF (10 l) enthielt, und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet.
Mit dem sich ergebenden Filament wurde ein Lagerungstest unter einer
Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der Tabelle
1 aufgeführt.
-
Beispiel 9
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise gesponnen, und das sich ergebende Filament (1500
m) wurde auf eine Spule gewickelt. Das aufgewickelte Filament wurde
20 Stunden lang bei 50°C
in ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Anilin in Wasser (10 l) enthielt, und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet.
Mit dem sich ergebenden Filament wurde ein Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 10
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (13 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 28 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise gesponnen, und das sich ergebende Filament (1500
m) wurde auf eine Spule gewickelt. Das aufgewickelte Filament wurde
10 Stunden lang bei 50°C
in ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Pyridin (300 g) in Wasser (10 l) enthielt, und 4 Stunden lang
bei 80°C
getrocknet. Mit dem sich ergebenden Filament wurde ein Lagerungstest unter
einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 28 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise gesponnen, und das sich ergebende Filament wurde
mit Wasser gewaschen und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Mit dem sich ergebenden
Filament wurde ein Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
| | Zugfestigkeitsbeibehaltung
(%) |
| Beispiel
1 | 85 |
| Beispiel
2 | 84 |
| Beispiel
3 | 82 |
| Beispiel
4 | 80 |
| Beispiel
5 | 84 |
| Beispiel
6 | 85 |
| Beispiel
7 | 85 |
| Beispiel
8 | 84 |
| Beispiel
9 | 82 |
| Beispiel
10 | 80 |
| Vergleichsbeispiel
1 | 45 |
-
Beispiel 11
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 25 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise zu einem folienartigen Material geformt, und
das sich ergebende folienartige Material wurde 1 Minute lang in
ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Aminoguanidinbicarbonat (100 g) in Wasser (10 l) enthielt, und
mit Wasser gewaschen und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Mit der sich ergebenden
Folie wurde ein Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 2 aufgeführt.
-
Beispiel 12
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 24 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise zu einem folienartigen Material geformt, und
das sich ergebende folienartige Material wurde 1 Minute lang in
ein Bad getaucht, das eine Lösung
von 3-Amino-1,2,4-triazol (100 g) in Wasser (10 l) enthielt, mit
Wasser gewaschen und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Mit der sich ergebenden
Folie wurde ein Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 2 aufgeführt.
-
Beispiel 13
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 25 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise zu einem folienartigen Material geformt, und
das sich ergebende folienartige Material wurde 1 Minute lang in
ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Isocyanursäure
(100 g) in DMF (10 l) enthielt, mit Wasser gewaschen und 4 Stunden
lang bei 80°C
getrocknet. Mit der sich ergebenden Folie wurde ein Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 2 aufgeführt.
-
Beispiel 14
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 25 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise zu einem folienartigen Material geformt, und
das sich ergebende folienartige Material wurde 1 Minute lang in
ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Pyrazin (100 g) in Wasser (10 l) enthielt, mit Wasser gewaschen
und 4 Stunden lang bei 80°C
getrocknet. Mit der sich ergebenden Folie wurde ein Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 2 aufgeführt.
-
Beispiel 15
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 25 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise zu einem folienartigen Material geformt, und
das sich ergebende folienartige Material wurde 1 Minute lang in
ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Chinazolin-2,4-dion (100 g) in Aceton (10 l) enthielt, mit Wasser
gewaschen und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Mit der sich ergebenden
Folie wurde ein Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 2 aufgeführt.
-
Beispiel 16
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 23 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise zu einem folienartigen Material geformt, und
das sich ergebende folienartige Material wurde 1 Minute lang in
ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Anilin (100 g) in Wasser (10 l) enthielt, mit Wasser gewaschen
und 4 Stunden lang bei 80°C
getrocknet. Mit der sich ergebenden Folie wurde ein Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 2 aufgeführt.
-
Beispiel 17
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 26 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise zu einem folienartigen Material geformt, und
das sich ergebende folienartige Material wurde 1 Minute lang in
ein Bad getaucht, das eine Lösung
von Pyridin (100 g) in Wasser (10 l) enthielt, mit Wasser gewaschen
und 4 Stunden lang bei 80°C
getrocknet. Mit der sich ergebenden Folie wurde ein Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 2 aufgeführt.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (12 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 25 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 88% Phosphorpentoxid enthielt, wurde auf die gleiche wie oben
beschriebene Weise zu einem folienartigen Material geformt, und
das sich ergebende folienartige Material wurde mit Wasser gewaschen
und 4 Stunden lang bei 80°C
getrocknet. Mit der sich ergebenden Folie wurde ein Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Das Ergebnis ist in der
Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2
| | Zugfestigkeitsbeibehaltung
(%) |
| Beispiel
11 | 63 |
| Beispiel
12 | 70 |
| Beispiel
13 | 68 |
| Beispiel
14 | 66 |
| Beispiel
15 | 73 |
| Beispiel
16 | 64 |
| Beispiel
17 | 67 |
| Vergleichsbeispiel
2 | 42 |
-
Wie
aus den Tabellen 1 und 2 ersichtlich ist, haben die mit den basischen
organischen Verbindungen imprägnierten
Polybenzazol-Filamente und -Folien hohe Beibehaltungen der Zugfestigkeit
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit.
-
Beispiel 18
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 84,3% Phosphorpentoxid enthielt, wurde durch eine Düse mit 166
Löchern
eines Durchmessers von 0,18 mm bei 175°C extrudiert, um Filamente zu
bilden, und die sich ergebenden Filamente wurden dann in ein erstes
Waschbad getaucht, das so angeordnet war, dass die Filamente an
einer geeigneten Position zu einem Multifilament zusammenlaufen
konnten, und verfestigt. Eine Abschreckkammer wurde in einem Luftspalt
zwischen der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um so die Filamente bei einer
gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Abschrecktemperatur betrug 60°C. Danach
wurden die Polybenzazol-Filamente mit Wasser gewaschen, bis die Konzentration
des verbleibenden Phosphors in den Filamenten 5000 ppm oder weniger
erreichte, und auf einen Papierzylinder aufgewickelt, ohne dass
sie getrocknet wurden. Die Aufnahmegeschwindigkeit betrug 200 m/min,
der Multiplikationsfaktor der Spinndehnung war 40 und das gewickelte
Filament hatte eine Länge
von 1500 m. Das so aufgewickelte Filament hatte eine Feinheit von
1,5 dpf (Denier/Filament) als Monofilament, einen Durchmesser von
11,5 μm
und eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und wieder auf eine Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filament
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Das aufgewickelte Filament
wurde 3 Stunden lang in ein Bad von gebräuchlicher Temperatur (20°C) getaucht,
das eine Lösung
von Aminoguanidinhydrogencarbonat (30 g) in Wasser (12 l) enthielt,
und dann aus dem Bad entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
3800 ppm betrug und diejenige von Natrium 2300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,82. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
86% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Beispiel 19
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und wieder auf eine Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Fila ment
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Das aufgewickelte Filament
wurde 3 Stunden lang in ein Bad von gebräuchlicher Temperatur (20°C) getaucht,
das eine Lösung
von 3-Amino-1,2,4-triazol (30 g) in Wasser (12 l) enthielt, und
dann aus dem Bad entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
3600 ppm betrug und diejenige von Natrium 2000 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,75. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
87% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Beispiel 20
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einem
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und wieder auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filament
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 4 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzen tration
1900 ppm betrug und diejenige von Natrium 760 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,54. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
90% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Beispiel 21
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und wieder auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filament
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 48 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1200 ppm betrug und diejenige von Natrium 290 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,33. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
92% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Beispiel 22
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und wieder auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filament
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (4
g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 48 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt
wurde. Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in
dem sich ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die
Phosphor-Konzentration 1400 ppm betrug und diejenige von Natrium
280 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von Na/P war 0,27. Das
Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von 95% nach dem Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit.
-
Beispiel 23
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und wieder auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filament
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (3,2
g) und p-Phenylendiamin (0,8 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 48 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1200 ppm betrug und diejenige von Natrium 360 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,40. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
93% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Beispiel 24
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und wieder auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filament
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in
-
5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch eine wässrige
NaOH-Lösung mit
einem Verhältnis
von 0,01 mol/l ersetzt, und die wässrige NaOH-Lösung wurde
1 Stunde bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt
wurde. Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in
dem sich ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass
die Phosphor-Konzentration 1400 ppm betrug und diejenige von Natrium
130 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von Na/P war 1,25. Das
Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von 93% nach dem Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit.
-
Beispiel 25
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und wieder auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filament
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 8 Stunden lang bei 80°C zirkulieren gelassen wurde.
Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt
wurde. Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in
dem sich ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die
Phosphor-Konzentration 900 ppm betrug und diejenige von Natrium
200 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von Na/P war 0,30. Das
Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von 92% nach dem Lagerungstest unter
einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit.
-
Beispiel 26
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
gewickelte Filament wurde wiederum auf eine poröse Harzspule gewickelt, ohne
dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filament hatte eine
Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1700 ppm betrug und diejenige von Natrium Null ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war null. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
89% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Vergleichsbeispiel 3
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
4700 ppm betrug und diejenige von Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,95. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
82% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Vergleichsbeispiel 4
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen. Das aufgewickelte Filament
wurde dann getrocknet, bis die Feuchtigkeitsaufnahme desselben 10%
erreichte, und wieder auf eine Harzspule gewickelt. Das aufgewickelte Filament
wurde 3 Stunden lang in ein Bad von gebräuchlicher Temperatur (20°C) getaucht,
das eine Lösung von
Aminoguanidinhydrogencarbonat (30 g) in Wasser (12 l) enthielt.
Dann wurde das aufgewickelte Filament aus dem Bad entfernt und 4
Stunden lang bei 80°C
getrocknet. Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium
in dem sich ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich,
dass die Phosphor-Konzentration 4000 ppm betrug und diejenige von
Natrium 2400 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von Na/P war 0,81. Das
Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von 78% nach dem Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit.
-
Vergleichsbeispiel 5
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen. Das aufgewickelte Filament
wurde dann getrocknet, bis die Feuchtigkeitsaufnahme 10% erreichte,
und auf eine poröse
Harzspule gewickelt. Eine Lösung
von m-Phenylendiamin (2,8 g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser
(12 l) wurde in eine in 5 gezeigte Apparatur gegossen,
und das aufgewickelte Filament wurde in die Lösung gegeben, die dann 24 Stunden
lang bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen wurde. Dann wurde die Lösung durch reines Wasser ersetzt,
und das reine Wasser wurde 1 Stunde bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus der Apparatur
entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
3600 ppm betrug und diejenige von Natrium 2200 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,82. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
79% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Vergleichsbeispiel 6
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filament
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Das aufgewickelte Filament
wurde 60 Sekunden lang mit einer Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) in Kontakt treten
gelassen und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Konzentrationen
an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich ergebenden Filament
wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration 4400
ppm betrug und diejenige von Natrium 3200 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,98. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
81% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Vergleichsbeispiel 7
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filamente
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Das aufgewickelte Filament
wurde 60 Sekunden lang mit einer Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Pheny lendiamin (1,2 g) in Wasser (50 g) in Kontakt treten
gelassen und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Konzentrationen
an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich ergebenden Filament
wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration 4600
ppm betrug und diejenige von Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,97 Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
81% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Vergleichsbeispiel 8
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filament
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Eine Lösung von p-Phenylendiamin (4
g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 48 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde.
-
Dann
wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt
wurde. Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in
dem sich ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass
die Phosphor-Konzentration 1400 ppm betrug und diejenige von Natrium
320 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von Na/P war 0,31. Das Filament
hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von 83% nach dem Lagerungstest
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit.
-
Vergleichsbeispiel 9
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 18 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte Filament
hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (1,2
g) und p-Phenylendiamin (2,8 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 48 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1200 ppm betrug und diejenige von Natrium 240 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,27. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
84% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Die
obigen Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefasst. Wie aus
der Tabelle 3 ersichtlich ist, hatten die Polybenzazol-Filamente
der Beispiele sehr hohe Festigkeitsbeibehaltungen nachdem sie den
Umgebungen hoher Temperatur und ho her Feuchtigkeit ausgesetzt wurden,
verglichen mit den Filamenten der Vergleichsbeispiele. Tabelle 3
| | Bedingungen
des Waschens, Neutralisierens und Waschens | P-Konz. | Na-Konz. | Stoffmengenverhältnis Na/P | Reißfestigkeit | Festigkeitsbeibehaltung | Hws | Er |
| Neutralisation | Waschzeit nach Neutralisation |
| NaOH-Konz. | Zeit |
| | s | s | ppm | ppm | GPa | % | °/GPa | GPa |
| Bsp. 18 | 1% | 10 | 30 | 3800 | 2300 | 0,82 | 5,8 | 86 | 0,25 | 24 |
| Bsp. 19 | 1% | 10 | 30 | 3600 | 2000 | 0,75 | 5,8 | 87 | 0,27 | 22 |
| Bsp. 20 | 1% | 10 | 30 | 1900 | 760 | 0,54 | 5,8 | 90 | 0,18 | 21 |
| Bsp. 21 | 1% | 10 | 30 | 1200 | 290 | 0,33 | 5,7 | 92 | 0,13 | 17 |
| Bsp. 22 | 1% | 10 | 30 | 1400 | 280 | 0,27 | 5,7 | 95 | 0,20 | 21 |
| Bsp. 23 | 1% | 10 | 30 | 1200 | 360 | 0,40 | 5,7 | 93 | 0,22 | 24 |
| Bsp. 24 | 1% | 10 | 30 | 1400 | 1300 | 1,25 | 5,7 | 93 | 0,15 | 18 |
| Bsp. 25 | 1% | 10 | 30 | 900 | 200 | 0,30 | 5,3 | 92 | 0,20 | 24 |
| Bsp. 26 | – | 0 | 0 | 1700 | 0 | 0 | 5,5 | 89 | 0,19 | 20 |
| V.Bsp. 3 | 1% | 10 | 30 | 4700 | 3300 | 0,95 | 6,0 | 82 | 0,36 | 36 |
| V.Bsp. 4 | 1% | 10 | 30 | 4000 | 2400 | 0,81 | 5,8 | 78 | 0,37 | 40 |
| V.Bsp. 5 | 1% | 10 | 30 | 3600 | 2200 | 0,82 | 5,9 | 79 | 0,39 | 36 |
| V.Bsp. 6 | 1% | 10 | 30 | 4400 | 3200 | 0,98 | 5,9 | 81 | 0,35 | 37 |
| V.Bsp. 7 | 1% | 10 | 30 | 4600 | 3300 | 0,97 | 5,6 | 81 | 0,37 | 42 |
| V.Bsp. 8 | 1% | 10 | 30 | 1400 | 320 | 0,31 | 5,6 | 83 | 0,31 | 32 |
| V.Bsp. 9 | 1% | 10 | 30 | 1200 | 240 | 0,27 | 5,7 | 84 | 0,32 | 34 |
<Fortsetzung
von Tabelle 3>
| | Behandlungsbedingungen |
| | Reagens | Verhältnis | Zeit | Temp, °C | Feuchtigkeitsaufnahme
vor Behandlung | Konzentration
der Behandlungsflüssigkeit |
| Bsp.
18 | Aminoguanidinhydrogencarbonat | – | 3
h | 20 | 50% | 2500
ppm |
| Bsp.
19 | 3-Amino-1,2,4-triazol | – | 3
h | 20 | 50% | 2500
ppm |
| Bsp.
20 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 3/7 | 24
h | 20 | 50% | 330
ppm |
| Bsp.
21 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 3/7 | 48
h | 20 | 50% | 330
ppm |
| Bsp.
22 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 0/10 | 48
h | 20 | 50% | 330
ppm |
| Bsp.
23 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 2/8 | 48
h | 20 | 50% | 330
ppm |
| Bsp.
24 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 3/7 | 24
h | 20 | 50% | 330
ppm |
| Bsp.
25 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 3/7 | 8
h | 20 | 50% | 330
ppm |
| Bsp.
26 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 3/7 | 24
h | 20 | 50% | 330
ppm |
| V.Bsp.
3 | – | – | – | – | – | – |
| V.Bsp.
4 | Aminoguanidinhydrogencarbonat | – | 3
h | 20 | 10% | 2500
ppm |
| V.Bsp.
5 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 3/7 | 24
h | 20 | 10% | 330
ppm |
| V.Bsp.
6 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 3/7 | 60
s | 20 | 50% | 330
ppm |
| V.Bsp.
7 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 3/7 | 60
s | 20 | 50% | 8% |
| V.Bsp.
8 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 10/0 | 48
h | 20 | 50% | 330
ppm |
| V.Bsp.
9 | p-Phenylendiamin/m-Phenylendiamin | 7/3 | 48
h | 20 | 50% | 330
ppm |
-
Beispiel 27
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 84,3% Phosphorpentoxid enthielt, wurde durch eine Düse mit 166
Löchern
eines Durchmessers von 0,18 mm bei einer Spinntemperatur von 175°C extrudiert,
um Filamente zu bilden. Die Filamente wurden in ein erstes Waschbad
getaucht, das so angeordnet war, dass ein Zusammenlaufen der Filamente
an einer geeigneten Position unter Bildung eines Multifilaments
verursacht wurde, und verfestigt. Eine Abschreckkammer wurde in
einem Luftspalt zwischen der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um so die Filamente bei einer
gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Abschrecktemperatur betrug 60°C. Danach
wurden die Polybenzazol-Filamente mit Wasser gewaschen, bis die
Konzentration des verbleibenden Phosphors in den Polybenzazol-Filamenten
5000 ppm oder weniger erreichte, und auf einen Papierzylinder aufgewickelt,
ohne dass sie getrocknet wurden. Die Aufnahmegeschwindigkeit betrug
200 m/min, der Multiplikationsfaktor der Spinndehnung war 40 und
das gewickelte Filament hatte eine Länge von 1500 m. Das aufgewickelte
Filament hatte eine Feinheit von 1,5 dpf (Denier/Filament) als Monofilament
und einen Durchmesser von 11,5 μm
und eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung
neutralisiert und 30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf
eine poröse
Harzspule gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Das aufgewickelte
Filament hatte eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%. Eine Lösung von
m-Phenylendiamin (2,8 g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser
(12 l) wurde in eine in 5 gezeigte Apparatur gegossen,
und das aufgewickelte Filament wurde in die Lösung gegeben, die dann 24 Stunden
lang bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen wurde. Dann wurde die Lösung durch reines Wasser ersetzt,
und das reine Wasser wurde 1 Stunde bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus der Apparatur
entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1900 ppm betrug und diejenige von Natrium 760 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,54. Spinnöl
wurde auf die sich ergebenden Filamente aufgetragen, die doubliert
wurden, um ein Towgarn einer Feinheit von 30 000 Denier zu bilden.
Das Towgarn wurde mit einer Antriebs-Kräuselungsmaschine gekräuselt, die
Rollen mit Breiten von 20 mm hatte. Das gekräuselte Towgarn wurde mit einer
Kreismesserschneidemaschine zu Stapelfasern mit vorgegebenen Längen von
44 mm geschnitten. Die so erhaltenen Stapelfasern hatten eine Festigkeitsbeibehaltung
von 90% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit.
-
Vergleichsbeispiel 10
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 27 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
4700 ppm betrug und diejenige von Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,95. Spinnöl
wurde auf die sich ergebenden Filamente aufgetragen, die doubliert
wurden, um ein Towgarn einer Feinheit von 30 000 Denier zu bilden.
Das Towgarn wurde mit einer Antriebs-Kräuselungsmaschine
gekräuselt,
die Rollen mit Breiten von 20 mm hatte. Das gekräuselte Towgarn wurde mit einer
Kreismesserschneidemaschine zu Stapelfasern mit vorgegebenen Längen von
44 mm geschnitten. Die so erhaltenen Stapelfasern hatten eine Festigkeitsbeibehaltung
von 82% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit.
-
Vergleichsbeispiel 11
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 27 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung
neutralisiert und 30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und getrocknet,
bis die Feuchtigkeitsaufnahme desselben 10% erreichte, und wieder
auf eine poröse
Harzspule gewickelt. Eine Lösung
von m-Phenylendiamin (2,8 g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser
(12 l) wurde in eine in 5 gezeigte Apparatur gegossen,
und das aufgewickelte Filament wurde in die Lösung gegeben, die dann 24 Stunden
lang bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen wurde. Dann wurde die Lösung durch reines Wasser ersetzt,
und das reine Wasser wurde 1 Stunde bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus der Apparatur
entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt
wurde. Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in
dem sich ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die
Phosphor-Konzentration 3600 ppm betrug und diejenige von Natrium
2200 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von Na/P war 0,82. Spinnöl wurde
auf die sich ergebenden Filamente aufgetragen, die doubliert wurden,
um ein Towgarn einer Feinheit von 30 000 Denier zu bilden. Das Towgarn
wurde mit einer Antriebs-Kräuselungsmaschine
gekräuselt,
die Rollen mit Breiten von 20 mm hatte. Das gekräuselte Towgarn wurde mit einer
Kreismesserschneidemaschine zu Stapelfasern mit vorgegebenen Längen von
44 mm geschnitten. Die so erhaltenen Stapelfasern hatten eine Festigkeitsbeibehaltung
von 79% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit.
-
Die
obigen Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengefasst. Wie aus
der Tabelle 4 ersichtlich ist, hatten die Polybenzazol-Stapelfasern
des Beispiels eine sehr hohe Festigkeitsbeibehaltung nach dem Aussetzen
an eine Umgebung hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit, verglichen
mit den Stapelfasern der Vergleichsbeispiele. Tabelle 4
| | Bedingungen
des Waschens, Neutralisieren und Waschens | P-Konz. | Na-Konz. | Molares Verhältnis Na/P | Reißfestigkeit | Festigkeitsbeibehaltung | Hws | Er |
| Neutralisation | Waschzeit nach Neutralisation |
| NaOH-Konz. | Zeit |
| s | s | ppm | ppm | GPa | % | °/GPa | GPa |
| Bsp. 27 | 1% | 10 | 30 | 1900 | 760 | 0,54 | 5,8 | 90 | 0,18 | 21 |
| V.Bsp. 10 | 1% | 10 | 30 | 4700 | 3300 | 0,95 | 6,0 | 82 | 0,36 | 36 |
| V.Bsp. 11 | 1% | 10 | 30 | 3600 | 2200 | 0,82 | 5,9 | 79 | 0,39 | 36 |
Fortsetzung von Tabelle 4
| | Behandlungsbedingungen |
| | Reagens | Verhältnis | Zeit | Temp, °C | Feuchtigkeitsaufnahme
vor Behandlung | Konzentration
der Behandlungsflüssigkeit |
| Bsp.
27 | p-Phenylendiamin | 3/7 | 24
h | 20 | 50% | 330
ppm |
| V.Bsp.
10 | – | – | – | – | – | – |
| V.Bsp.
11 | p-Phenylendiamin | 3/7 | 24
h | 20 | 10% | 330
ppm |
-
Beispiel 28
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen Grenzviskositätszahl von
30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 84,3% Phosphorpentoxid enthielt, wurde durch eine Düse mit 166
Löchern
eines Durchmessers von 0,18 mm bei einer Spinntemperatur von 175°C extrudiert,
um Filamente zu bilden. Die Filamente wurden in ein erstes Waschbad
getaucht, das so angeordnet war, dass ein Zusammenlaufen der Filamente
an einer geeigneten Position unter Bildung eines Multifilaments
verursacht wurde, und verfestigt. Eine Abschreckkammer wurde in
einem Luftspalt zwischen der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um so die Filamente bei einer
gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Abschrecktemperatur betrug 60°C. Die Filamente
wurden mit Wasser gewaschen, bis die Konzentration des verbleibenden
Phosphors in den Polybenzazol-Filamenten
5000 ppm oder weniger erreichte, und auf einen Papierzylinder aufgewickelt,
ohne dass sie getrocknet wurden. Die Aufnahmegeschwindigkeit betrug
200 m/min, der Multiplikationsfaktor der Spinndehnung war 40 und
das gewickelte Filament hatte eine Länge von 1500 m. Das aufgewickelte
Filament hatte eine Feinheit von 1,5 dpf (Denier/Filament) als Monofilament
und einen Durchmesser von 11,5 μm
und eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung
neutralisiert und 30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf
eine poröse
Harzspule gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Die Feuchtigkeitsaufnahme
des aufgewickelten Filaments betrug 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wur den gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1900 ppm betrug und diejenige von Natrium 760 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,54. Die sich ergebenden Polybenzazol-Filamente wurden
zu Stapelfasern einer Länge
von 51 mm geschnitten, die dann mit einem Drehungskoeffizient von
3,5 gedreht wurden, um ein Spinnfasergarn zu bilden, das einen Baumwollgarntiter
von 20 Ne hatte. Das so erhaltene Spinnfasergarn hatte eine Zugfestigkeit
von 9,8 cN/dtex und eine Festigkeitsbeibehaltung von 77% nach dem
Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit (80°C
und 80% relative Luftfeuchtigkeit).
-
Vergleichsbeispiel 12
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 28 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung
neutralisiert und 30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und 4 Stunden
lang bei 80°C
getrocknet. Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium
in dem sich ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich,
dass die Phosphor-Konzentration 4700 ppm betrug und diejenige von
Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von Na/P war 0,95. Die
sich ergebenden Polybenzazol-Filamente
wurden zu Stapelfasern einer Länge
von 51 mm geschnitten, die dann mit einem Drehungskoeffizient von
3,5 gedreht wurden, um ein Spinnfasergarn zu bilden, das einen Baumwollgarntiter
von 20 Ne hatte. Das so erhaltene Spinnfasergarn hatte eine Zugfestigkeit
von 9,1 cN/dtex und eine Festigkeitsbeibehaltung von 60% nach dem
Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit (80°C
und 80% relative Luftfeuchtigkeit).
-
Beispiel 29
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 84,3% Phosphorpentoxid enthielt, wurde durch eine Düse mit 166
Löchern
eines Durchmessers von 0,18 mm bei einer Spinntemperatur von 175°C extrudiert,
um Filamente zu bilden. Die Filamente wurden in ein erstes Waschbad
getaucht, das so angeordnet war, dass ein Zusammenlaufen der Filamente
an einer geeigneten Position unter Bildung eines Multifilaments
verursacht wurde, und verfestigt. Eine Abschreckkammer wurde in
einem Luftspalt zwischen der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um so die Filamente bei einer
gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Abschrecktemperatur betrug 60°C. Die Filamente
wurden mit Wasser gewaschen, bis die Konzentration des verbleibenden
Phosphors in den Polybenzazol-Filamenten
5000 ppm oder weniger erreichte, und auf einen Papierzylinder aufgewickelt,
ohne dass sie getrocknet wurden. Die Aufnahmegeschwindigkeit betrug
200 m/min, der Multiplikationsfaktor der Spinndehnung war 40 und
das gewickelte Filament hatte eine Länge von 1500 m. Das aufgewickelte
Filament hatte eine Feinheit von 1,5 dpf (Denier/Filament) als Monofilament
und einen Durchmesser von 11,5 μm
und eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Die Feuchtigkeitsaufnahme
des aufgewickelten Filaments betrug 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1900 ppm betrug und diejenige von Natrium 760 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,54. Die sich ergebenden Polybenzazol-Filamente wunden
zu Stapelfasern einer Länge
von 51 mm geschnitten, die dann mit einem Drehungskoeffizient von
3,5 gedreht wurden, um ein Spinnfasergarn zu bilden, das einen Baumwollgarntiter
von 20 Ne hatte. Zwei derartige Spinnfasergarne wunden gedreht,
um ein Zweifachgarn mit einem Garntiter von 20/2 Ne herzustellen.
Die so erhaltenen Zweifachgarne wurden gewebt, um ein 2/1 Twillgewebe
zu bilden, das mit 68 Zweifachgarnen/inch in der vertikalen Richtung
gefüllt
war und mit 60 Zweifachgarnen/inch in der Querrichtung gefüllt war.
Die Zugfestigkeit des sich ergebenden Twillgewebes in der vertikalen
Richtung betrug 4260 N/3 cm. Das Twillgewebe hatte eine Festigkeitsbeibehaltung
von 78% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit (80°C und 80% relative Luftfeuchtigkeit).
-
Beispiel 30
-
Die
im Beispiel 29 erhaltenen Spinnfasergarne mit einem Garntiter von
20/1 Ne wurden gestrickt, um eine runde Litze herzustellen, die
68 Stiche/inch in der vertikalen Richtung und 29 Stiche/inch in
der Querrichtung hatte. Die Zugfestigkeit der runden Litze in der
vertikalen Richtung betrug 1530 N/5 cm. Die runde Litze hatte eine
Festigkeitsbeibehaltung von 76% nach dem Lagerungstest unter einer
Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit (80°C und 80% relative Luftfeuchtigkeit).
-
Vergleichsbeispiel 13
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger er reichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 29 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1 % wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
4700 ppm betrug und diejenige von Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,95. Die sich ergebenden Polybenzazol-Filamente wurden
zu Stapelfasern einer Länge
von 51 mm geschnitten, die dann mit einem Drehungskoeffizient von
3,5 gedreht wurden, um ein Spinnfasergarn zu bilden, das einen Baumwollgarntiter
von 20/1 Ne hatte. Zwei derartige Spinnfasergarne wunden gedreht,
um ein Zweifachgarn mit einem Garntiter von 20/2 Ne herzustellen.
Die so erhaltenen Zweifachgarne wurden gewebt, um ein 2/1 Twillgewebe
zu bilden, das mit 68 Zweifachgarnen/inch in der vertikalen Richtung gefüllt war
und mit 60 Zweifachgarnen/inch in der Querrichtung gefüllt war.
Die Zugfestigkeit des sich ergebenden Twillgewebes in der vertikalen
Richtung betrug 4280 N/3 cm. Das Twillgewebe hatte eine Festigkeitsbeibehaltung
von 59% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit (80°C und 80% relative Luftfeuchtigkeit).
-
Vergleichsbeispiel 14
-
Die
im Vergleichsbeispiel 13 erhaltenen Spinnfasergarne mit einem Garntiter
von 20/1 Ne wurden gestrickt, um eine runde Litze herzustellen,
die 68 Stiche/inch in der vertikalen Richtung und 29 Stiche/inch
in der Querrichtung hatte. Die Zugfestigkeit der runden Litze in
der vertikalen Richtung betrug 1490 N/5 cm. Die runde Litze hatte
eine Festigkeitsbeibehaltung von 62% nach dem Lagerungstest unter
einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit (80°C und 80% relative Luftfeuchtigkeit).
-
Beispiel 31
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 84,3% Phosphorpentoxid enthielt, wurde durch eine Düse mit 166
Löchern
eines Durchmessers von 0,18 mm bei einer Spinntemperatur von 175°C extrudiert,
um Filamente zu bilden. Die Filamente wurden in ein erstes Waschbad
getaucht, das so angeordnet war, dass ein Zusammenlaufen der Filamente
an einer geeigneten Position unter Bildung eines Multifilaments
verursacht wurde, und verfestigt. Eine Abschreckkammer wurde in
einem Luftspalt zwischen der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um so die Filamente bei einer
gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Abschrecktemperatur betrug 60°C. Die Filamente
wurden mit Wasser gewaschen, bis die Konzentration des verbleibenden
Phosphors in den Polybenzazol-Filamenten
5000 ppm oder weniger erreichte, und auf einen Papierzylinder aufgewickelt,
ohne dass sie getrocknet wurden. Die Aufnahmegeschwindigkeit betrug
200 m/min, der Multlplikationsfaktor der Spinndehnung war 40 und
das gewickelte Filament hatte eine Länge von 1500 m. Das aufgewickelte
Filament hatte eine Feinheit von 1,5 dpf (Denier/Filament) als Monofilament
und einen Durchmesser von 11,5 μm
und eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Die Feuchtigkeitsaufnahme
des aufgewickelten Filaments betrug 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1900 ppm betrug und diejenige von Natrium 760 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,54.
-
Spinnöl wunde
auf die sich ergebenden Filamente aufgetragen, die dann doubliert
wurden, um ein Towgarn einer Feinheit von 30 000 Denier zu bilden.
Das Towgarn wurde mit einer Antriebs-Kräuselungsmaschine gekräuselt, die
Rollen mit Breiten von 20 mm hatte. Das gekräuselte Towgarn wunde mit einer
Kreismesserschneidemaschine zu Stapelfasern mit vorgegebenen Längen von
44 mm geschnitten, die dann mit einem Öffner geöffnet wurden, um mit einer
Walzenkarde ein Gewebe eines Gewichts von 200 g/m2 zu
bilden. Mehrere der so erhaltenen Gewebe wurden laminiert und einer
Vernadelung unterzogen, um einen Filz einer Dicke von 9,8 mm und
eines Gewichts von 2700 g/m2 zu erhalten.
Die Abriebbeständigkeit
des. Filzes unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur wurde bestimmt. Es ergab sich, dass die Gewichtsabnahme
des Filzes aufgrund des Abriebs 3,1 mg/cm2 betrug.
-
Vergleichsbeispiel 15
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 31 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
4700 ppm betrug und diejenige von Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,95.
-
Die
so erhaltenen Filamente wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel
31 verarbeitet, um einen Filz einer Dicke von 10,2 mm und eines
Gewichts von 2800 g/m2 zu erhalten. Die
Abriebbeständigkeit
des Filzes unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur wurde bestimmt. Es ergab sich, dass die Gewichtsabnahme
des Filzes aufgrund des Abriebs 3,7 mg/cm2 betrug.
-
Vergleichsbeispiel 16
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 31 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1 % wässriger
NaOH-Lösung
neutralisiert und 30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und getrocknet,
bis die Feuchtigkeitsaufnahme desselben 10% erreichte. Dann wurde
das Filament auf eine Harzspule gewickelt. Eine Lösung von
m-Phenylendiamin (2,8 g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser
(12 l) wurde in eine in 5 gezeigte Apparatur gegossen,
und das aufgewickelte Filament wurde in die Lösung gegeben, die dann 24 Stunden
lang bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen wurde. Dann wurde die Lösung durch reines Wasser ersetzt,
und das reine Wasser wurde 1 Stunde bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus der Apparatur
entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt
wurde. Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in
dem sich ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass
die Phosphor-Konzentration 3600 ppm betrug und diejenige von Natrium
2200 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von Na/P war 0,82.
-
Die
so erhaltenen Filamente wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel
31 verarbeitet, um einen Filz einer Dicke von 9,9 mm und eines Gewichts
von 2700 g/m2 zu erhalten. Die Abriebbeständigkeit
des Filzes unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur wunde bestimmt. Es ergab sich, dass die Gewichtsabnahme
des Filzes aufgrund des Abriebs 3,8 mg/cm2 betrug.
-
Die
obigen Ergebnisse sind in der Tabelle 5 zusammengefasst. Aus der
Tabelle 5 ist ersichtlich, dass das Filzmaterial, das aus den Polybenzazol-Filamenten
des Beispiels hergestellt wurde, eine hohe Abriebbeständigkeit
unter einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit hatte, verglichen mit den
Filzmaterialien, die aus den Filamenten der Vergleichsbeispiele
hergestellt wurden. Tabelle 5
| | Bedingungen
des Waschens, Neutralisierensund Wascher | P-Konz. | Na-Konz. | Molares Verhältnis Na/P | Reißfestigkeit | Festigkeitsbeibehaltung | Hws | Er |
| Neutralisation | Waschzeit nach Neutralisation |
| NaOH-Konz. | Zeit |
| s | s | ppm | ppm | GPa | % | °/GPa | GPa |
| Bsp. 31 | 1% | 10 | 30 | 1900 | 760 | 0,54 | 5,8 | 90 | 0,18 | 21 |
| V.Bsp. 15 | 1% | 10 | 30 | 4700 | 3300 | 0,95 | 6,0 | 82 | 0,36 | 36 |
| V.Bsp. 16 | 1% | 10 | 30 | 3600 | 2200 | 0,82 | 5,9 | 79 | 0,39 | 36 |
Fortsetzung von Tabelle 5
| | Behandlungsbedingungen |
| | Reagens | Verhältnis | Zeit | Temp, °C | Feuchtigkeitsaufnahme
vor der Behandlung | Konzentration
der Flüssigkeit | Abriebbeständigkeit
bei hoher Temp. (Filz); Gewichtsabnahme |
| Bsp.
31 | p-Phenylendiamin | 3/7 | 24
h | 20 | 50% | 330
ppm | 3,1 mg/cm2 |
| V.Bsp.
15 | – | – | – | – | – | – | 3,7 mg/cm2 |
| V.Bsp.
16 | p-Phenylendiamin | 3/7 | 24
h | 20 | 10% | 330
ppm | 3,8 mg/cm2 |
-
Da
die vorliegende Erfindung aus Polybenzazol-Fasern hergestellte Filzmaterialien
bereitstellen kann, die in ausreichendem Maße die Festigkeiten beibehalten
können,
selbst nachdem sie während
langer Zeitspannen Umgebungen hoher Temperaturen und hoher Feuchtigkeit
ausgesetzt waren, können
die Filzmaterialien der vorliegenden Erfindung auf wirksame Weise
verwendet werden, um heiße
Produkte zu transportieren, die eine Temperatur von insbesondere
300°C oder
höher,
insbesondere von 400°C
oder höher
beibehalten, die auf dem Gebiet des Formens von Metallen, wie Aluminium,
Eisen, Kupfer usw. und Keramiken hergestellt werden.
-
Beispiel 32
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 84,3% Phosphorpentoxid enthielt, wurde durch eine Düse mit 166
Löchern
eines Durchmessers von 0,18 mm bei einer Spinntemperatur von 175°C extrudiert,
um Filamente zu bilden. Die Filamente wunden in ein erstes Waschbad
getaucht, das so angeordnet war, dass ein Zusammenlaufen der Filamente
an einer geeigneten Position unter Bildung eines Multifilaments
verursacht wurde, und verfestigt. Eine Abschreckkammer wurde in
einem Luftspalt zwischen der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um so die Filamente bei einer
gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Abschrecktemperatur betrug 60°C. Die Filamente
wurden mit Wasser gewaschen, bis die Konzentration des verbleibenden
Phosphors in den Polybenzazol-Filamenten 5000 ppm oder weniger erreichte,
und auf einen Papierzylinder gewickelt, ohne dass sie getrocknet wurden.
Die Aufnahmegeschwindigkeit betrug 200 m/min, der Multiplikationsfaktor
der Spinndehnung war 40 und das gewickelte Filament hatte eine Länge von
1500 m. Das aufgewickelte Filament hatte eine Feinheit von 1,5 dpf
(Denier/Filament) als Monofilament und einen Durchmesser von 11,5 μm und eine
Feuchtigkeitsaufnahme von 50%.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung
neutralisiert und 30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf
eine poröse
Harzspule gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Die Feuchtigkeitsaufnahme
des aufgewickelten Filaments betrug 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wunde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
Wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1900 ppm betrug und diejenige von Natrium 760 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,54. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
90% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Vergleichsbeispiel 17
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 32 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1 % wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und 4 Stunden bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration 4700
ppm betrug und diejenige von Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,95. Das Filament hatte eine Festigkeitsbei behaltung von
82% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Beispiel 33
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 84,3% Phosphorpentoxid enthielt, wurde durch eine Düse mit 166
Löchern
eines Durchmessers von 0,18 mm bei einer Spinntemperatur von 175°C extrudiert,
um Filamente zu bilden. Die Filamente wurden in ein erstes Waschbad
getaucht, das so angeordnet war, dass ein Zusammenlaufen der Filamente
an einer geeigneten Position unter Bildung eines Multifilaments
verursacht wurde, und verfestigt. Eine Abschreckkammer wurde in
einem Luftspalt zwischen der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um so die Filamente bei einer
gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Abschrecktemperatur betrug 60°C. Die Filamente
wurden mit Wasser gewaschen, bis die Konzentration des verbleibenden
Phosphors in den Polybenzazol-Filamenten 5000 ppm oder weniger erreichte,
und auf einen Papierzylinder gewickelt, ohne dass sie getrocknet wurden.
Die Aufnahmegeschwindigkeit betrug 200 m/min, der Multiplikationsfaktor
der Spinndehnung war 40 und das gewickelte Filament hatte eine Länge von
1500 m. Das aufgewickelte Filament hatte eine Feinheit von 1,5 dpf
(Denier/Filament) als Monofilament und einen Durchmesser von 11,5 μm und eine
Feuchtigkeitsaufnahme von 50%.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Die Feuchtigkeitsaufnahme
des aufgewickelten Filaments betrug 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulie ren
gelassen wunde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wunden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1900 ppm betrug und diejenige von Natrium 760 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,54. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
90% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Sechs
so erhaltene Polybenzazol-Filamente wunden mit 32T/10 cm Z-artig
gedreht, um ein Z-Drehungsgarn herzustellen. Zwei derartige Z-Drehungsgarne
wurden mit 32T/10 cm S-artig gedreht, um einen rohen Kord herzustellen.
Dann wunde der rohe Kord einer zweistufigen Tauchbehandlung unterzogen,
um einen getauchten Kord zu bilden. Die erste Tauchbehandlung wurde
bei 240°C
unter Verwendung einer wässrigen Dispersion
eines Epoxyharzes durchgeführt
und die zweite Tauchbehandlung wunde bei 235°C unter Verwendung einer RFL-Flüssigkeit
durchgeführt.
Die Festigkeit des getauchten Kords betrug 649 N. Dieser getauchte Kord
hatte eine ausgezeichnete Festigkeitsbeibehaltung, die unter einer
Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit so hoch wie 81% war.
-
Vergleichsbeispiel 18
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 33 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und 4 Stunden bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration 4700
ppm betrug und diejenige von Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,95. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
82% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Sechs
so erhaltene Polybenzazol-Filamente wurden mit 32T/10 cm Z-artig
gedreht, um ein Z-Drehungsgarn herzustellen. Zwei derartige Z-Drehungsgarne
wunden mit 32T/10 cm S-artig gedreht, um einen rohen Kord herzustellen.
Dann wurde der rohe Kord einer zweistufigen Tauchbehandlung unterzogen,
um einen getauchten Kord zu bilden. Die erste Tauchbehandlung wurde
bei 240°C
unter Verwendung einer wässriger Dispersion
eines Epoxyharzes durchgeführt
und die zweite Tauchbehandlung wurde bei 235°C unter Verwendung einer RFL-Flüssigkeit
durchgeführt.
Die Festigkeit des getauchten Kords betrug 653 N. Dieser getauchte Kord
hatte eine Festigkeitsbeibehaltung unter einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit von 56%, die schlechter war als
diejenige des getauchten Kords des Beispiels 33.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
einen Kord zum Verstärken
von Kautschuk bereitzustellen, der aus gedrehten Polybenzazol-Filamenten
besteht und eine hohe Festigkeitsbeibehaltung aufweist, selbst nachdem
er während
einer langen Zeitspanne einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit
ausgesetzt wurde.
-
Beispiel 34
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen Grenzviskositätszahl von
30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 84,3% Phosphorpentoxid enthielt, wurde durch eine Düse mit 166
Löchern
eines Durchmessers von 0,18 mm bei einer Spinntemperatur von 175°C extrudiert,
um Filamente zu bilden. Die Filamente wurden in ein erstes Waschbad
getaucht, das so angeordnet war, dass ein Zusammenlaufen der Filamente
an einer geeigneten Position unter Bildung eines Multifilaments
verursacht wurde, und verfestigt. Eine Abschreckkammer wurde in
einem Luftspalt zwischen der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um so die Filamente bei einer
gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Abschrecktemperatur betrug 60°C. Die Filamente
wurden mit Wasser gewaschen, bis die Konzentration des verbleibenden
Phosphors in den Polybenzazol-Filamenten
5000 ppm oder weniger erreichte, und auf einen Papierzylinder gewickelt,
ohne dass sie getrocknet wurden. Die Aufnahmegeschwindigkeit betrug
200 m/min, der Multiplikationsfaktor der Spinndehnung war 40 und
das gewickelte Filament hatte eine Länge von 1500 m. Das aufgewickelte
Filament hatte eine Feinheit von 1,5 dpf (Denier/Filament) als Monofilament
und einen Durchmesser von 11,5 μm
und eine Feuchtigkeitsaufnahme von 50%.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Die Feuchtigkeitsaufnahme
des aufgewickelten Filaments betrug 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wunde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Fi lament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1900 ppm betrug und diejenige von Natrium 760 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,54. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
90% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Zwölf so erhaltene
Polybenzazol-Filamente wurden mit 20T/1 m gedreht, um ein Doppeldrahtgarn
einer Feinheit von 3000 Denier herzustellen. 16 Doppeldrahtgarne
wurden geflochten, um eine Litze herzustellen. Die Litze wurde mit
einem Epoxyharz imprägniert
und hart gehärtet,
um dadurch einen Stab eines Durchmessers von 2 mm herzustellen,
der 16% des Harzes enthielt. Die Festigkeitsabnahme des Stabs unter
einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit wurde gemessen. Es ergab
sich, dass die Festigkeitsbeibehaltung des Stabs so hoch wie 87%
war.
-
Vergleichsbeispiel 19
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 34 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und 4 Stunden bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration 4700
ppm betrug und diejenige von Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,95. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
82% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Zwölf so erhaltene
Polybenzazol-Filamente wurden mit 20T/1 m gedreht, um ein Doppeldrahtgarn
mit einer Feinheit von 3000 Denier herzustellen. 16 Doppeldrahtgarne
wunden geflochten, um eine Litze herzustellen. Die Litze wurde mit
einem Epoxyharz imprägniert
und hart gehärtet,
um dadurch einen Stab eines Durchmessers von 2 mm herzustellen,
der 16% des Harzes enthielt. Die Festigkeitsabnahme des Stabs unter einer
Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit wurde gemessen. Es ergab
sich, dass die Festigkeitsbeibehaltung des Stabs 73% betrug, die
schlechter war, als diejenige des Stabs des Beispiels 34.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
einen Polybenzazol-Faserstab zur Verstärkung von Zement und Beton
bereitzustellen, der in ausreichender Weise seine Festigkeit beibehalten
kann, selbst nachdem er während
einer langen Zeitspanne einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit ausgesetzt wunde.
-
Beispiel 35
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 84,3% Phosphorpentoxid enthielt, wurde durch eine Düse mit 166
Löchern
eines Durchmessers von 0,18 mm bei einer Spinntemperatur von 175°C extrudiert,
um Filamente zu bilden. Die Filamente wurden in ein erstes Waschbad
getaucht, das so angeordnet war, dass ein Zusammenlaufen der Filamente
an einer geeigneten Position unter Bildung eines Multifilaments
verursacht wunde, und verfestigt. Eine Abschreckkammer wurde in
einem Luftspalt zwischen der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um so die Filamente bei einer
gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Abschrecktemperatur betrug 60°C. Die Filamente
wurden mit Wasser gewaschen, bis die Konzentration des verbleibenden
Phosphors in den Polybenzazol-Filamenten 5000 ppm oder weniger erreichte,
und auf einen Papierzylinder gewickelt, ohne dass sie getrocknet wurden.
Die Aufnahmegeschwindigkeit betrug 200 m/min, der Multiplikationsfaktor
der Spinndehnung war 40 und das gewickelte Filament hatte eine Länge von
1500 m. Das aufgewickelte Filament hatte eine Feinheit von 1,5 dpf
(Denier/Filament) als Monofilament und einen Durchmesser von 11,5 μm und eine
Feuchtigkeitsaufnahme von 50%.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1 % wässriger
NaOH-Lösung
neutralisiert und 30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf
eine poröse
Harzspule gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Die Feuchtigkeitsaufnahme
des aufgewickelten Filaments betrug 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wunde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1900 ppm betrug und diejenige von Natrium 760 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,54. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
90% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Zwölf so erhaltene
Polybenzazol-Filamente wurden mit 20T/1 m gedreht, um ein Doppeldrahtgarn
mit einer Feinheit von 3000 Denier herzustellen. Die Doppeldrahtgarne
wurden mit einer Greiferwebmaschine gewebt, um ein Grundbindungs-Textilerzeugnis zu
bilden, das mit 17 Kettgarnen/inch und 17 Schussgarnen/inch gefüllt war.
Das Gewicht des Textilerzeugnisses betrug 485 g/m2.
Die Zugfestigkeit des Textilerzeugnisses in der Kettrichtung betrug
620 kg/cm. Die Festigkeitsabnahme des Textilerzeugnisses unter einer
Atmosphäre hoher
Temperatur und ho her Feuchtigkeit wurde gemessen. Es ergab sich,
dass die Festigkeitsbeibehaltung so hoch wie 82% war.
-
Vergleichsbeispiel 20
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 35 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1 % wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und 4 Stunden bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration 4700
ppm betrug und diejenige von Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,95. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
82% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Zwölf so erhaltene
Polybenzazol-Filamente wurden mit 20T/1 m gedreht, um ein Doppeldrahtgarn
mit einer Feinheit von 3000 Denier herzustellen. Die Doppeldrahtgarne
wurden mit einer Greiferwebmaschine gewebt, um ein Grundbindungs-Textilerzeugnis zu
bilden, das mit 17 Kettgarnen/inch und 17 Schussgarnen/inch gefüllt war.
Das Gewicht des Textilerzeugnisses betrug 490 g/m2.
Die Zugfestigkeit des Textilerzeugnisses in der Kettrichtung betrug
637 kg/cm. Die Abnahme der Festigkeit des Textilerzeugnisses unter
einer Atmosphäre hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit wurde gemessen. Es ergab sich,
dass die Festigkeitsbeibehaltung 65% betrug, die schlechter war
als diejenige des Textilerzeugnisses des Beispiels 35.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
eine Polybenzazol-Faserfolie zum Verstärken von Zement und Beton bereitzustellen,
die in ausreichendem Maße
die Festigkeit beibehalten kann, selbst nachdem sie während einer
langen Zeitspanne einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit ausgesetzt wurde.
-
Beispiel 36
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen
Grenzviskositätszahl
von 30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 84,3% Phosphorpentoxid enthielt, wurde durch eine Düse mit 166
Löchern
eines Durchmessers von 0,18 mm bei einer Spinntemperatur von 175°C extrudiert,
um Filamente zu bilden. Die Filamente wurden in ein erstes Waschbad
getaucht, das so angeordnet war, dass ein Zusammenlaufen der Filamente
an einer geeigneten Position unter Bildung eines Multifilaments
verursacht wurde, und verfestigt. Eine Abschreckkammer wurde in
einem Luftspalt zwischen der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um so die Filamente bei einer
gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Abschrecktemperatur betrug 60°C. Die Filamente
wurden mit Wasser gewaschen, bis die Konzentration des verbleibenden
Phosphors in den Polybenzazol-Filamenten 5000 ppm oder weniger erreichte,
und auf einen Papierzylinder gewickelt, ohne dass sie getrocknet wurden.
Die Aufnahmegeschwindigkeit betrug 200 m/min, der Multiplikationsfaktor
der Spinndehnung war 40 und das gewickelte Filament hatte eine Länge von
1500 m. Das aufgewickelte Filament hatte eine Feinheit von 1,5 dpf
(Denier/Filament) als Monofilament und einen Durchmesser von 11,5 μm und eine
Feuchtigkeitsaufnahme von 50%.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1 % wässriger
NaOH-Lösung
neutralisiert und 30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf
eine poröse
Harzspule gewickelt, ohne dass es getrocknet wunde. Die Feuchtigkeitsaufnahme
des aufgewickelten Filaments betrug 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wurde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wunde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1900 ppm betrug und diejenige von Natrium 760 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,54. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
90% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Die
sich ergebenden Filamentgarne wurden mit einer Greiferwebmaschine
gewebt, um ein Grundbindungs-Textilerzeugnis zu bilden, das mit
60 Kettgarnen/25 mm und 60 Schussgarnen/25 mm gefüllt war.
Das Gewicht des Textilerzeugnisses betrug 138 g/m2.
Die Zugfestigkeit des Textilerzeugnisses in der Kettrichtung betrug
2660 N/3 cm. Die Festigkeitsabnahme des Textilerzeugnisses unter
einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit und die Festigkeitsabnahme
des Textilerzeugnisses, das einem Lichtbeständigkeitstest unterzogen wurde,
wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Festigkeitsbeibehaltungen
desselben so hoch wie 82% bzw. 62% waren.
-
Vergleichsbeispiel 21
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 36 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und 4 Stunden bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration 4700
ppm betrug und diejenige von Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,95. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
82% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Die
sich ergebenden Filamentgarne wurden mit einer Greiferwebmaschine
gewebt, um ein Grundbindungs-Textilerzeugnis zu bilden, das mit
50 Kettgarnen/25 mm und 50 Schussgarnen/25 mm gefüllt war.
Das Gewicht des Textilerzeugnisses betrug 135 g/m2.
Die Zugfestigkeit des Textilerzeugnisses in der Kettrichtung betrug
2760 N/3 cm. Die Festigkeitsabnahme des Textilerzeugnisses unter
einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit und die Festigkeitsabnahme
des Textilerzeugnisses, das einem Lichtbeständigkeitstest unterzogen wurde,
wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Festigkeitsbeibehaltungen
desselben 63% bzw. 47% betrugen, welche denjenigen des Textilerzeugnisses
des Beispiels 36 unterlegen waren.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
eine aus den Polybenzazol-Filamenten
gebildete messerschnittfeste Weste bereitzustellen, die in ausreichendem
Maße die
Festigkeit beibehalten kann, selbst nachdem sie während einer
langen Zeitspanne einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit ausgesetzt wurde, und die
auch eine hohe Haltbarkeit aufweist, d.h. eine hohe Festigkeitsbeibehaltung,
nachdem sie mit Xenonlicht bestrahlt wurde.
-
Beispiel 37
-
Eine
Polymer-Spinnlösung
von Poly-p-phenylenbenzobisoxazol (14 Gew.-%) mit einer unter Verwendung
einer Methansulfonsäure-Lösung bei
30°C gemessenen Grenzviskositätszahl von
30 dl/g in Polyphosphorsäure,
die 84,3% Phosphorpentoxid enthielt, wurde durch eine Düse mit 166
Löchern
eines Durchmessers von 0,18 mm bei einer Spinntemperatur von 175°C extrudiert,
um Filamente zu bilden. Die Filamente wurden in ein erstes Waschbad
getaucht, das so angeordnet war, dass ein Zusammenlaufen der Filamente
an einer geeigneten Position unter Bildung eines Multifilaments
verursacht wurde, und verfestigt. Eine Abschreckkammer wurde in
einem Luftspalt zwischen der Düse
und dem ersten Waschbad angeordnet, um so die Filamente bei einer
gleichmäßigeren
Temperatur zu dehnen. Die Abschrecktemperatur betrug 60°C. Die Filamente
wurden mit Wasser gewaschen, bis die Konzentration des verbleibenden
Phosphors in den Polybenzazol-Filamenten 5000 ppm oder weniger erreichte,
und auf einen Papierzylinder gewickelt, ohne dass sie getrocknet wurden.
Die Aufnahmegeschwindigkeit betrug 200 m/min, der Multiplikationsfaktor
der Spinndehnung war 40 und das gewickelte Filament hatte eine Länge von
1500 m. Das aufgewickelte Filament hatte eine Feinheit von 1,5 dpf
(Denier/Filament) als Monofilament und einen Durchmesser von 11,5 μm und eine
Feuchtigkeitsaufnahme von 50%.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und auf eine poröse Harzspule
gewickelt, ohne dass es getrocknet wurde. Die Feuchtigkeitsaufnahme
des aufgewickelten Filaments betrug 50%. Eine Lösung von m-Phenylendiamin (2,8
g) und p-Phenylendiamin (1,2 g) in Wasser (12 l) wurde in eine in 5 gezeigte
Apparatur gegossen, und das aufgewickelte Filament wurde in die
Lösung
gegeben, die dann 24 Stunden lang bei gebräuchlicher Temperatur (20°C) zirkulieren
gelassen wurde. Dann wurde die Lösung
durch reines Wasser ersetzt, und das reine Wasser wunde 1 Stunde
bei gebräuchlicher
Temperatur (20°C)
zirkulieren gelassen. Danach wurde das aufgewickelte Filament aus
der Apparatur entfernt und 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Die Zirkulationsvorgänge der
Flüssigkeiten
wurden durchgeführt,
während
den Flüssigkeiten
Luft zugeführt wurde.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Fi lament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration
1900 ppm betrug und diejenige von Natrium 760 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,54. Das Filament hatte eine Festigkeitsbeibehaltung von
90% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Zwei
so erhaltene Polybenzazol-Filamente wurden doubliert, aber nicht
gedreht, um ein Garn einer Dicke von 555 dtex herzustellen. Die
so erhaltenen Garne wurden mit einer Greiferwebmaschine gewebt,
um ein Grundbindungs-Textilerzeugnis zu bilden, das mit 30 Kettgarnen/inch
und 30 Schussgarnen/inch gefüllt
war. Das Gewicht des Textilerzeugnisses betrug 135 g/m2.
Die Zugfestigkeit des Textilerzeugnisses in der Kettrichtung betrug
616 N/3 cm. Die Festigkeitsabnahme des Textilerzeugnisses unter
einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit und die Festigkeitsabnahme
des Textilerzeugnisses, das einem Lichteinwirkungstest unterzogen
wurde, wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Festigkeitsbeibehaltungen
des Textilerzeugnisses so hoch wie 82% bzw. 62% waren.
-
Vergleichsbeispiel 22
-
Die
Arbeitsweise bis zu dem Schritt des Waschens des Polybenzazol-Filaments
mit Wasser, bis die Konzentration an restlichem Phosphor 5000 ppm
oder weniger erreichte, und des Aufwickelns desselben auf einen
Papierzylinder ohne Trocknen wurde auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 37 wiederholt.
-
Das
aufgewickelte Filament wurde 10 Sekunden lang mit 1% wässriger
NaOH-Lösung neutralisiert und
30 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und 4 Stunden bei 80°C getrocknet.
Die Konzentrationen an restlichem Phosphor und Natrium in dem sich
ergebenden Filament wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Phosphor-Konzentration 4700
ppm betrug und diejenige von Natrium 3300 ppm betrug. Das Stoffmengenverhältnis von
Na/P war 0,95. Das Filament hatte eine Festigkeitsbei behaltung von
82% nach dem Lagerungstest unter einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit.
-
Zwei
so erhaltene Polybenzazol-Filamente wurden doubliert, aber nicht
gedreht, um ein Garn einer Dicke von 555 dtex herzustellen. Die
so erhaltenen Garne wurden mit einer Greiferwebmaschine gewebt,
um ein Grundbindungs-Textilerzeugnis zu bilden, das mit 30 Kettgarnen/inch
und 30 Schussgarnen/inch gefüllt
war. Das Gewicht des Textilerzeugnisses betrug 133 g/m2.
Die Zugfestigkeit des Textilerzeugnisses in der Kettrichtung betrug
5740 N/3 cm. Die Festigkeitsabnahme des Textilerzeugnisses unter
einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit und die Festigkeitsabnahme
des Textilerzeugnisses, das einem Lichteinwirkungstest unterzogen
wurde, wurden gemessen. Es ergab sich, dass die Festigkeitsbeibehaltungen
des Textilerzeugnisses 63% bzw. 47% betrugen, die denjenigen des
Textilerzeugnisses des Beispiels 37 unterlegen waren.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
eine aus den Polybenzazol-Filamenten
hergestellte kugelfeste Weste bereitzustellen, die in ausreichendem
Maße die
Festigkeit beibehalten kann, selbst nachdem sie während einer
langen Zeitspanne einer Atmosphäre
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit ausgesetzt wurde, und die
auch eine hohe Haltbarkeit aufweist, d.h. eine hohe Festigkeitsbeibehaltung,
nachdem sie mit Xenonlicht bestrahlt wurde.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Da
die Zusammensetzungen, Fasern oder Filamente und Folien gemäß der vorliegenden
Erfindung und die daraus hergestellten Produkte hohe Festigkeitsbeibehaltungen
aufweisen, selbst nachdem sie während
einer langen Zeitspanne Umgebungen hoher Temperaturen und hoher
Feuchtigkeit ausgesetzt wurden, ist es möglich, die Anwendungsgebiete
für dieselben
deutlich zu erweitern, und somit sind sie für die Industrie von großem Vorteil.
