(57)【要約】  本発明は、ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物との組み合わせを含んでなる繊維状パルプに関する。本発明はさらに、かかるパルプおよびこのパルプを含んでなる物品の製造方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物との組み合わせを含んでなる繊維状パルプであって、
繊維状構造物のそれぞれがフィブリルおよびスタークを有し、そして１５ｍｍ以下の最大寸法、２．０ｍｍ以下の平均長さ加重平均長さを有し、かつ、
ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物のスタークおよび／またはフィブリルが別のポリマーから誘導される繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークと実質的に交絡されるパルプ。
【請求項２】
１０重量パーセントより大きい平衡含水率を有する請求項１に記載のパルプ。
【請求項３】
２０重量パーセントより大きい平衡含水率を有する請求項２に記載のパルプ。
【請求項４】
１００〜７００ｍｌのＣＳＦを有する請求項１に記載のパルプ。
【請求項５】
グラム当たり３〜１２平方メートルの表面積を有する請求項１に記載のパルプ。
【請求項６】
０．５〜２．０ｍｍの長さ加重平均長さを有する請求項１に記載のパルプ。
【請求項７】
７ｍｍ以下の最大寸法を有する請求項１に記載のパルプ。
【請求項８】
別のポリマーから誘導される繊維状構造物が、アラミド、ポリベンザゾール、ポリイミド、ポリアミド−イミド、アクリル、セルロースおよびその誘導体、液晶ポリエステル、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ならびにそれらの混合物の群から選択されるポリマーから誘導される請求項１に記載のパルプ。
【請求項９】
ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物がパルプの総量の５０重量パーセント未満を占める請求項８に記載のパルプ。
【請求項１０】
ポリピリドビスイミダゾールがＰＩＰＤである請求項１に記載のパルプ。
【請求項１１】
請求項１に記載のパルプを含んでなる物品。
【請求項１２】
（ａ）（１）１０ｃｍ以下の平均長さを有し、かつ、原料中の全固形分の３〜４０重量パーセントである剛性ロッドポリピリドビスイミダゾール繊維、
（２）フィブリル化されることができ、そして１０ｃｍ以下の平均長さを有し、かつ、原料中の全固形分の６０〜９７重量パーセントである別のポリマーから誘導される繊維、および
（３）水
を含むパルプ原料を組み合わせる工程と、
（ｂ）原料をほぼ均一なスラリーへ混合する工程と、
（ｃ）スラリーを同時に、
（１）スタークおよびフィブリルを有する不規則形状のフィブリル化繊維状構造物へパルプ原料中の繊維をフィブリル化し、切断し、そしてパルプ状にすること、ならびに
（２）精製スラリーがほぼ均一であるように全固形分を分散させること
によって共精製する工程と、
（ｄ）精製スラリーから水を除去する工程と
を含んでなる、フィブリル化ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物とを含んでなる繊維状パルプの製造方法であって、
それによって、繊維状構造物が５ｍｍ以下の平均最大寸法、１．３ｍｍ以下の長さ加重平均長さを有する、フィブリル化ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物とを有するフィブリル化パルプを生成し、
ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークが別のポリマーから誘導される繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークと実質的に交絡される方法。
【請求項１３】
別のポリマーから誘導される繊維が１０デシテックス以下の線密度を有し、そしてポリピリドビスイミダゾール繊維が２．５デシテックス以下の線密度を有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
パルプが同じ材料の実質的な凝集体を含まない請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
別のポリマーから誘導される繊維が、アラミド、ポリベンザゾール、ポリイミド、ポリアミド−イミド、アクリル、セルロースおよびその誘導体、液晶ポリエステル、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ならびにそれらの混合物の群から選択されるポリマーから誘導される繊維である請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
精製工程が混合スラリーを一連のディスクリファイナーに通すことを含んでなる請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
（ａ）水と
（１）１０ｃｍ以下の平均長さを有し、かつ、原料中の全固形分の３〜４０重量パーセントである剛性ロッドポリピリドビスイミダゾール繊維、および
（２）フィブリル化されることができ、そして１０ｃｍ以下の平均長さを有し、かつ、原料中の全固形分の６０〜９７重量パーセントである別のポリマーから誘導される繊維
よりなる群からの第１繊維とを含む原料を組み合わせる工程と、
（ｂ）組み合わせられた原料をほぼ均一な懸濁液へ混合する工程と、
（ｃ）懸濁液をディスクリファイナーで精製し、それによって１０ｃｍ以下の平均長さを有するように第１繊維を切断し、そして第１繊維の少なくとも一部を不規則形状のフィブリル化繊維状構造物へフィブリル化し、そしてパルプ状にする工程と、
（ｄ）精製懸濁液、１０ｃｍ以下の平均長さを有する（ａ）（１および２）の群の第２繊維、および、必要に応じて、水濃度を全原料の９５〜９９重量パーセントに上げるための水を含む原料を組み合わせる工程と、
（ｅ）必要に応じて、原料を混合してほぼ均一な懸濁液を形成する工程と、
（ｆ）混合懸濁液を同時に、
（１）パルプ原料中の繊維をフィブリル化し、切断し、そしてパルプ状にしてスタークおよびフィブリルを有する不規則形状のフィブリル化繊維状構造物を形成すること、ならびに
（２）精製スラリーがほぼ均一であるように全固形分を分散させること
によって共精製する工程と、
（ｇ）精製スラリーから水を除去する工程と
を含んでなる、フィブリル化ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物とを含んでなる繊維状パルプの製造方法であって、
それによって、繊維状構造物が５ｍｍ以下の平均最大寸法、１．３ｍｍ以下の長さ加重平均長さを有する、フィブリル化ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物とを有するフィブリル化パルプを生成し、
ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークが別のポリマーから誘導される繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークと実質的に交絡される方法。
【請求項１８】
別のポリマーから誘導される繊維が、アラミド、ポリベンザゾール、ポリイミド、ポリアミド−イミド、アクリル、セルロースおよびその誘導体、液晶ポリエステル、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ならびにそれらの混合物の群から選択されるポリマーから誘導される繊維である請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物との組み合わせを含んでなる繊維状パルプに関する。本発明はさらに、かかるパルプおよびこのパルプを含んでなる物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維および非繊維強化材は、摩擦製品、流体シーリング製品および他のプラスチックまたはゴム製品で長年使用されてきた。かかる強化材は典型的には、高い耐摩耗性および耐熱性を示さなければならない。
【０００３】
ポリピリドビスイミダゾールポリマーは剛性ロッドポリマーである。このポリマー（ＰＩＰＤと呼ばれ、そしてＭ５（登録商標）繊維を製造するために使用されるポリマーとして知られているポリマー組成物など）から製造された繊維は、切断抵抗性および難燃性の両方の防護衣で有用であることが知られている。ポリマー鎖間に強い水素結合を有する剛性ロッドポリマー繊維、例えば、ポリピリドビスイミダゾールは、シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）らに付与された特許文献１に記載されてきた。ポリピリドビスイミダゾールの例は、ポリリン酸中テトラアミノピリジンと２，５−ジヒドロキシテレフタル酸との重縮合によって製造することができる、ポリ（１，４−（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン−２，６−ピリド［２，３−ｄ：５，６−ｄ’］ビスイミダゾール）である。シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）は、パルプがこれらの繊維から製造できることを開示している。シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）はまた、繊維、フィルム、テープなどのような１−または２−次元物体の製造において、ポリピリドビスイミダゾールが、２５℃でメタンスルホン酸中０．２５ｇ／ｄｌのポリマー濃度で測定されるときに、少なくとも約３．５、好ましくは少なくとも約５、より詳細には約１０以上の相対粘度（「Ｖ相対」または「ｈ相対（ｈｒｅｌ）」）に相当する高い分子量を有することが望ましいと記載している。シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）はまた、良好な繊維紡糸結果が約１２より大きい相対粘度を有するポリ［ピリドビスイミダゾール−２，６−ジイル（２，５−ジヒドロキシ−ｐ−フェニレン）］で得られること、および５０を超える相対粘度（約１５．６ｄｌ／ｇより大きい固有粘度に相当する）が達成され得ることを開示している。
【０００４】
非特許文献１は、可変の長さのフィブリル化ケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）銘柄パラ−アラミド繊維から製造されるパルプの製造および様々な用途での強化材としてのかかるパルプの使用を開示している。この刊行物は、ケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）銘柄パラ−アラミド繊維から製造されたパルプが単独で、またはノメックス（ＮＯＭＥＸ）（登録商標）銘柄メタ−アラミド、木材パルプ、綿および他の天然セルロース誘導体、レーヨン、ポリエステル、ポリオレフィン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、アスベストおよび他の鉱物、ガラス繊維および他のセラミックス、スチールおよび他の金属、ならびにカーボンなどの他の材料と組み合わせてシート製品に使用できることを開示している。この刊行物はまた、アスベスト容量の残りが充填剤または他の繊維で置き換えられて、アスベスト容量の一部に置き換わるための摩擦材料での、単独での、またはケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）銘柄パラ−アラミド短ステープルと合わせたケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）銘柄パラ−アラミド繊維からのパルプの使用を開示している。
【０００５】
特許文献２（クサカ（Ｋｕｓａｋａ）らへの）は、摩擦改良剤、バインダーおよび（ａ）乾燥アラミドパルプと（ｂ）湿潤アラミドパルプ、木材パルプまたはアクリル繊維パルプとの混合物でできた繊維強化材から製造される摩擦材料を開示している。乾燥アラミドパルプは、「乾式フィブリル化法」によって得られるアラミドパルプと定義される。乾式フィブリル化法は、パルプを製造するために回転カッターとスクリーンとの間でアラミド繊維をドライミリングすることである。湿式アラミドパルプは、「湿式フィブリル化法」によって得られるアラミドパルプと定義される。湿式フィブリル化法は、フィブリル化繊維を形成するために２つの回転ディスク間で水中にて短いアラミド繊維をミリングし、次にフィブリル化繊維、すなわちパルプを脱水することである。特許文献２はさらに、先ず、一定の比でフィブリル化する複数タイプの有機繊維を混合し、次に、混合物をフィブリル化してパルプを生成することによる繊維の混合フィブリル化法を開示している。
【０００６】
製品でうまく作動し、そして関係を高く評価するための魅力的なコストを有する代替パルプを提供することが継続的に必要とされている。代替強化材を提案する多数の開示にもかかわらず、これらの提案された製品の多くは、使用するとき十分に作動しない、現在市販の製品よりかなりコストがかかるか、または他の負の特質を有する。従って、適度なコストで高い耐摩耗性、耐強度性および耐熱性に関して他の商業的に入手可能な強化材より向上した価値を示す強化材が以依然として必要とされている。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，６７４，９６９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／００２２９６１号明細書
【非特許文献１】「研究開示（Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ）」、１９８０年２月公表、７４−７５ページ
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態は、
ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物との組み合わせを含んでなる繊維状パルプであって、
繊維状構造物のそれぞれがフィブリルおよびスタークを有し、そして１５ｍｍ以下の最大寸法、２．０ｍｍ以下の平均長さ加重平均長さを有し、かつ、
ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物のスタークおよび／またはフィブリルが別のポリマーから誘導される繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークと実質的に交絡されるパルプに関する。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、
（ａ）（１）１０ｃｍ以下の平均長さを有し、かつ、原料中の全固形分の３〜４０重量パーセントである剛性ロッドポリピリドビスイミダゾール繊維、
（２）フィブリル化されることができ、そして１０ｃｍ以下の平均長さを有し、かつ、原料中の全固形分の６０〜９７重量パーセントである別のポリマーから誘導される繊維、および
（３）水
を含むパルプ原料を組み合わせる工程と、
（ｂ）原料をほぼ均一なスラリーへ混合する工程と、
（ｃ）スラリーを同時に、
（１）スタークおよびフィブリルを有する不規則形状のフィブリル化繊維状構造物へパルプ原料中の繊維をフィブリル化し、切断し、そしてパルプ状にすること、ならびに
（２）精製スラリーがほぼ均一であるように全固形分を分散させること
によって共精製する工程と、
（ｄ）精製スラリーから水を除去する工程と
を含んでなる、フィブリル化ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物とを含んでなる繊維状パルプの製造方法であって、
それによって、繊維状構造物が５ｍｍ以下の平均最大寸法、１．３ｍｍ以下の長さ加重平均長さを有する、フィブリル化ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物とを有するフィブリル化パルプを生成し、
ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークが別のポリマーから誘導される繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークと実質的に交絡される方法である。
【００１０】
本発明のさらに別の実施形態は、
（ａ）水と
（１）１０ｃｍ以下の平均長さを有し、かつ、原料中の全固形分の３〜４０重量パーセントである剛性ロッドポリピリドビスイミダゾール繊維、および
（２）フィブリル化されることができ、そして１０ｃｍ以下の平均長さを有し、かつ、原料中の全固形分の６０〜９７重量パーセントである別のポリマーから誘導される繊維
よりなる群からの第１繊維とを含む原料を組み合わせる工程と、
（ｂ）組み合わせられた原料をほぼ均一な懸濁液へ混合する工程と、
（ｃ）懸濁液をディスクリファイナーで精製し、それによって１０ｃｍ以下の平均長さを有するように第１繊維を切断し、そして第１繊維の少なくとも一部を不規則形状のフィブリル化繊維状構造物へフィブリル化し、そしてパルプ状にする工程と、
（ｄ）精製懸濁液、１０ｃｍ以下の平均長さを有する（ａ）（１および２）の群の第２繊維、および、必要に応じて、水濃度を全原料の９５〜９９重量パーセントに上げるための水を含む原料を組み合わせる工程と、
（ｅ）必要に応じて、原料を混合してほぼ均一な懸濁液を形成する工程と、
（ｆ）混合懸濁液を同時に、
（１）パルプ原料中の繊維をフィブリル化し、切断し、そしてパルプ状にしてスタークおよびフィブリルを有する不規則形状のフィブリル化繊維状構造物を形成すること、ならびに
（２）精製スラリーがほぼ均一であるように全固形分を分散させること
によって共精製する工程と、
（ｇ）精製スラリーから水を除去する工程と
を含んでなる、フィブリル化ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物とを含んでなる繊維状パルプの製造方法であって、
それによって、繊維状構造物が５ｍｍ以下の平均最大寸法、１．３ｍｍ以下の長さ加重平均長さを有する、フィブリル化ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物とを有するフィブリル化パルプを生成し、
ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークが別のポリマーから誘導される繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークと実質的に交絡される方法である。
【００１１】
本発明はさらに、本発明のパルプを含んでなる物品に関する。
【００１２】
本発明は、次の通り説明される添付の図面に関連してそれについての以下の詳細な説明からさらに十分に理解することができる。
【００１３】
用語解説
本発明が説明される前に、特に明記されない限り本開示の全体にわたって同じ意味を有する幾つかの用語を以下の用語解説で定義することは有用である。
【００１４】
「繊維」は、長さ対その長さに垂直のその断面積を横切る幅の高い比を有する比較的可撓性の物質の単位を意味する。本明細書では、用語「繊維」は、用語「フィラメント」または「エンド」と同じ意味で用いられる。本明細書に記載されるフィラメントの断面は、任意の形状であることができるが、典型的には円形または豆形である。パッケージで糸巻きへ紡績される繊維は、連続繊維または連続フィラメントまたは連続フィラメント糸と呼ばれる。繊維は、ステープルファイバーと呼ばれる短い長さへ切断することができる。繊維は、フロックと呼ばれるさらにより小さい長さへ切断することができる。糸、マルチフィラメント糸またはトウは複数の繊維を含んでなる。糸はより合わせるおよび／または撚ることができる。
【００１５】
「フィブリル」は、マイクロメートルの何分の１から数マイクロメートルほどの小さい直径を有し、そして約１０〜１００マイクロメートルの長さを有する小さな繊維を意味する。フィブリルは一般に、４〜５０マイクロメートルの直径を有するより大きい繊維の本幹から伸びる。フィブリルは、隣接材料を巻き込み、そして捕捉するためのホックまたはファスナーの役割を果たす。一部の繊維はフィブリル化するが、他はフィブリル化しないかまたは効果的にフィブリル化せず、本定義の目的のためにはかかる繊維はフィブリル化しない。
【００１６】
「フィブリル化繊維状構造物」は、それから伸びるスタークおよびフィブリルを有する材料の粒子であって、スタークが一般に円柱状で、約１０〜５０ミクロン直径であり、そしてフィブリルがスタークに付いたわずかミクロンの何分の１または数ミクロン直径で、約１０〜１００ミクロン長さの髪様部材である粒子を意味する。
【００１７】
「フロック」は、ステープルファイバーより短い、短い長さの繊維を意味する。フロックの長さは約０．５〜約１５ｍｍ、４〜５０マイクロメートルの直径であり、好ましくは１〜１２ｍｍの長さおよび８〜４０マイクロメートルの直径を有する。約１ｍｍ未満であるフロックは、それが使用される材料の強度を有意に増加させない。約１５ｍｍより大きいフロックまたは繊維は、個々の繊維が交絡した状態になるかもしれず、そして材料またはスラリーの全体にわたって十分に、均一に分配され得ないので、しばしばうまく機能しない。米国特許第３，０６３，９６６号明細書、同第３，１３３，１３８号明細書、同第３，７６７，７５６号明細書、および同第３，８６９，４３０号明細書に記載されている方法によって製造されるものなど、アラミドフロックは、それほどまたは全くフィブリル化せずにアラミド繊維を短い長さへ切断することによって製造される。
【００１８】
「長さ加重平均」長さは、次式からの計算された長さを意味する。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
物体の「最大寸法」は、物体における２つの互いに最遠位点間の直線距離を意味する。
【００２１】
「ステープルファイバー」は、フィラメントを１５ｃｍ以下、好ましくは３〜１５ｃｍ、最も好ましくは３〜８ｃｍの長さへ切断することによって製造することができる。ステープルファイバーは真っ直ぐである（すなわち、捲縮していない）ことができ、または捲縮して、任意の捲縮（または繰り返し屈曲）頻度で、その長さに沿って鋸歯形状の捲縮を有することができる。繊維は、コートされていない、コートされた、または別の方法で前処理された（例えば、前延伸されたもしくは熱処理された）形態で存在することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物との組み合わせを含んでなる繊維状パルプであって、繊維状構造物のそれぞれがフィブリルおよびスタークを有し、１５ｍｍ以下の最大寸法、２．０ｍｍ以下の平均長さ加重平均長さを有し、かつ、ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物のスタークおよび／またはフィブリルが別のポリマーから誘導される繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークと実質的に交絡されるパルプに関する。
【００２３】
本発明のパルプは、摩擦材料および流体シーリング材での強化材として、チキソトロープなどの加工助剤としての物品で、ならびにフィルター、紙、およびシート材料で用途を有する。本発明はまた、ポリピリドビスイミダゾール組み合わせパルプの製造方法にも関する。
【００２４】
Ｉ．本発明の方法の第１実施形態
第１実施形態では、ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物との組み合わせを含んでなる繊維状パルプの製造方法は次の工程を含んでなる。第１に、パルプ原料は一緒に組み合わせられるか、加えられるかまたは接触させられる。第２に、組み合わせられたパルプ原料はほぼ均一なスラリーへ混合される。第３に、スラリーは同時に精製されるかまたは共精製される。第４に、水が精製スラリーから除去される。
【００２５】
組み合わせ工程
組み合わせ工程では、パルプ原料は好ましくは容器に一緒に加えられる。好ましい実施形態ではパルプ原料は、（１）ポリピリドビスイミダゾール繊維、（２）１つもしくはそれ以上の他の繊維状構造物、（３）場合により他の添加剤、および（４）水を含む。
【００２６】
ポリピリドビスイミダゾール繊維
本発明は、ポリピリドビスイミダゾール繊維を利用する。この繊維は、高強度のものである剛性ロッドポリマーである。ポリピリドビスイミダゾール繊維は、少なくとも２０ｄｌ／ｇまたは少なくとも２５ｄｌ／ｇまたは少なくとも２８ｄｌ／ｇの固有粘度を有する。かかる繊維には、ＰＩＰＤ繊維（Ｍ５（登録商標）繊維としても知られ、そしてポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）から製造される繊維）が含まれる。ＰＩＰＤ繊維は構造に基づいている。
【００２７】
【化１】
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【００２８】
ポリピリドビスイミダゾール繊維は、ＰＢＩ繊維がポリビベンゾイミダゾールであり、そして剛性ロッドポリマーではないという点において商業的に入手可能なＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）繊維と区別することができる。ＰＢＩ繊維は、本発明に使用されるポリピリドビスイミダゾール繊維と比較して低い繊維引張強度および低い引張弾性率を有する。
【００２９】
ＰＩＰＤ繊維は、約３１０ＧＰａ（２１００ｇ／デニール）の平均弾性率および約５．８ＧＰａ（３９．６グラム／デニール）以下の平均靱性を有すると報告されてきた。これらの繊維は、ブルー（Ｂｒｅｗ）ら著、「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ５９」（１９９９）、１１０９ページ；ファンデルジャグト（Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｊａｇｔ）、ビューカース（Ｂｅｕｋｅｒｓ）著、「ポリマー（Ｐｏｌｙｍｅｒ）  ４０」（１９９９）、１０３５ページ；シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）著、「ポリマー（Ｐｏｌｙｍｅｒ）  ３９」（１９９８）、５９８１ページ；クロップ（Ｋｌｏｐ）、ラマース（Ｌａｍｍｅｒｓ）著、「ポリマー（Ｐｏｌｙｍｅｒ）  ３９」（１９９８）、５９８７ページ；ハーゲマン（Ｈａｇｅｍａｎ）ら著、「ポリマー（Ｐｏｌｙｍｅｒ）  ４０」（１９９９）、１３１３ページによって記載されてきた。
【００３０】
ポリピリドビスイミダゾール繊維は、原料中の全固形分の少なくとも３重量パーセントの濃度に加えられる。幾つかの実施形態ではポリピリドビスイミダゾール繊維は、約５０重量パーセントまで加えられる。さらに他の実施形態ではポリピリドビスイミダゾール繊維は、約８０重量パーセント以下の量で加えられる。特に望ましい実施形態ではポリピリドビスイミダゾール繊維は、原料中の全固形分の２５〜４０重量パーセントである。この範囲は、ポリピリドビスイミダゾールが製造の間ずっとパルプ中の他の繊維状構造物のフィブリル化を助けるのに最も効率的であると考えられる量でポリピリドビスイミダゾール繊維が存在するから特に有用であることが分かった。
【００３１】
幾つかの実施形態では、ポリピリドビスイミダゾール繊維は好ましくは１０デシテックス以下、より好ましくは０．８〜２．５デシテックスの線密度を有する。幾つかの実施形態では、ポリピリドビスイミダゾール繊維はまた好ましくは、１０ｃｍ以下のその縦軸に沿っての平均長さ、より好ましくは０．６５〜２．５ｃｍの平均長さ、最も好ましくは０．６５〜１．２５ｃｍの平均長さを有する。
【００３２】
ポリピリドビスイミダゾールポリマー
ポリピリドビスイミダゾール繊維の製造での使用に好適なポリマーは、繊維へ造形されるために繊維形成分子量のものでなければならない。このポリマーには、ホモポリマー、コポリマー、およびそれらの混合物が含まれ得る。
【００３３】
剛性ロッドポリピリドイミダゾールポリマーの一製造方法は、シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）らに付与された米国特許第５，６７４，９６９号明細書に詳細に開示されている。ポリピリドイミダゾールポリマーは、乾燥原料とポリリン酸（ＰＰＡ）溶液との混合物を反応させることによって製造されてもよい。乾燥原料は、ポリピリドビスイミダゾール形成モノマーおよび金属粉末を含んでなってもよい。本発明のパルプに使用される剛性ロッド繊維を製造するために使用されるポリピリドビスイミダゾールポリマーは、少なくとも２５、好ましくは少なくとも１００の繰り返し単位を有するべきである。ポリマー鎖の繰り返し単位の平均数は典型的には約２５〜２５，０００の範囲に、より典型的には約１００〜１，０００の範囲に、さらにより典型的には約１２５〜５００の範囲に、さらに典型的には約１５０〜３００の範囲にある。
【００３４】
本発明のほとんどの実施形態で有用なポリピリドビスイミダゾール繊維は少なくとも２０ｄｌ／ｇの固有粘度を有する。本発明のある種の実施形態では、少なくとも２５ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリピリドビスイミダゾール繊維が望ましく、他の実施形態では少なくとも２８ｄｌ／ｇの固有粘度が望ましい。
【００３５】
本発明の目的のためには、ポリピリドイミダゾールポリマーの相対分子量は、メタンスルホン酸などの好適な溶剤でポリマー製品を０．０５ｇ／ｄｌのポリマー濃度に希釈し、そして３０℃で１つもしくはそれ以上の希薄溶液粘度値を測定することによって好適に特徴づけられる。本発明のポリピリドイミダゾールポリマーの分子量増加は、１つもしくはそれ以上の希薄溶液粘度測定によって好適に監視され、そしてそれらと相互に関係づけられる。従って、相対粘度（「Ｖ相対」または「ｈ相対」または「ｎ相対」）および固有粘度（「Ｖ固有」または「ｈ固有」または「ｎ固有」）の希薄溶液測定は典型的には、ポリマー分子量を監視するために用いられる。希薄ポリマー溶液の相対粘度および固有粘度は、式
Ｖ固有＝ｌｎ（Ｖ相対）／Ｃ
（ここで、ｌｎは自然対数関数であり、Ｃはポリマー溶液の濃度である）
に従って関係づけられる。Ｖ相対は、ポリマー溶液粘度対ポリマーを含まない溶剤の粘度の単位なしの比であり、こうしてＶ固有は逆濃度の単位で、典型的にはグラム当たりのデシリットル（「ｄｌ／ｇ」）として表される。従って、本発明のある種の態様では、メタンスルホン酸中０．０５ｇ／ｄｌのポリマー濃度で、３０℃で少なくとも約２０ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリマー溶液を提供するとして特徴づけられるポリピリドイミダゾールポリマーが製造される。本明細書に開示される本発明に由来するより高い分子量のポリマーは粘稠なポリマー溶液を生成するので、メタンスルホン酸中の約０．０５ｇ／ｄｌポリマーの濃度は、適量の時間で固有粘度を測定するために有用である。
【００３６】
本発明で有用な例示的ピリドビスイミダゾール形成モノマーには、２，３，５，６−テトラアミノピリジンおよび、テレフタル酸、ビス−（４−安息香酸）、オキシ−ビス−（４−安息香酸）、２，５−ジヒドロキシテレフタル酸、イソフタル酸、２，５−ピリドジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，６−キノリンジカルボン酸、またはそれらの任意の組み合わせをはじめとする、様々な酸が含まれる。好ましくは、ピリドイミダゾール形成モノマーには、２，３，５，６−テトラアミノピリジンおよび２，５−ジヒドロキシテレフタル酸が含まれる。ある種の実施形態では、ピリドイミダゾール形成モノマーはリン酸化されていることが好ましい。好ましくは、リン酸化ピリドビスイミダゾール形成モノマーは、ポリリン酸および金属触媒の存在下に重合させられる。
【００３７】
金属粉末を、最終ポリマーの分子量を構築するのを助けるために用いることができる。金属粉末には典型的には、鉄粉、スズ粉末、バナジウム粉末、クロム粉末、およびそれらの任意の組み合わせが含まれる。
【００３８】
ピリドビスイミダゾール形成モノマーおよび金属粉末は混合され、次に混合物はポリリン酸と反応させられてポリピリドビスイミダゾールポリマー溶液を形成する。追加のポリリン酸を、必要に応じてポリマー溶液に加えることができる。ポリマー溶液は典型的には、ダイまたは紡糸口金を通して押し出されるかまたは紡糸されてフィラメントを製造するかまたは紡糸する。
【００３９】
別のポリマーから誘導される繊維状構造物
ポリピリドビスイミダゾール繊維に加えて、組み合わせ工程にはまた、別のポリマーから誘導される繊維状構造物も含まれる。繊維状構造物には、繊維、フロック、糸、またはステープルファイバーのみならず、ポリマーフィブリドのようなものも含まれる。ポリマーフィブリドは、非顆粒の繊維状またはフィルム様粒子である。幾つかの実施形態ではそれらは、３２０℃より上の融点または分解点を有する。フィブリドは繊維ではないが、それらは、それらがウェブによって連結された繊維様領域を有するという点において繊維状である。フィブリドは、５：１〜１０：１のアスペクト比で０．２〜１ｍｍの平均長さを有する。フィブリドウェブの厚さ寸法は１もしくは２ミクロン未満であり、典型的にはミクロンのおよそ何分の１である。フィブリドは、ポリマー溶液が沈澱させられ、そして単一段階で剪断される、米国特許第３，０１８，０９１号明細書に開示されているタイプのフィブリル化装置の使用をはじめとする任意の方法によって製造することができる。多くの実施形態ではフィブリドは、乾燥された場合に幾つかのフィブリドがそれらのフィルム様特性を失うであろうので、乾燥される前にそれらが使用される場合にのみ有用である。
【００４０】
別のポリマーから誘導される繊維状構造物は、原料中の全固形分の少なくとも約２０重量パーセントの濃度に加えられる。幾つかの実施形態では別のポリマーから誘導される繊維状構造物は、約６０重量パーセントまで加えられる。さらに他の実施形態では別のポリマーから誘導される繊維状構造物は、約７５重量パーセント以下の量で加えられる。特に望ましい実施形態では別のポリマーから誘導される繊維状構造物は、原料中の全固形分の６０〜９７重量パーセントである。
【００４１】
別のポリマーから誘導される繊維状構造物は、好ましくは１０ｃｍ以下、より好ましくは０．５〜５ｃｍ、最も好ましくは０．６〜２ｃｍの平均長さを有する。別のポリマーから誘導される繊維状構造物は繊維であり、それらの繊維は１０デシテックス以下の線密度を有する。パルプ原料を一緒に組み合わせる前に、連続フィラメントの形態での任意の繊維状構造物は、ステープルファイバーまたはフロックなどの、より短い繊維に切断することができる。
【００４２】
他の繊維状構造物ポリマー
別のポリマーから誘導される繊維状構造物に使用されるポリマーには、熱可塑性、熱硬化性、液晶および他のポリマーが含まれ得る。ポリマーには、ホモポリマー、コポリマー、およびそれらの混合物が含まれ得る。
【００４３】
熱硬化性ポリマーは一般に、それらが粘稠な液体として流れ、そして繊維および他の造形構造物に成形することができるように短時間適切な温度に加熱される前駆体を有する。液体ポリマーは次に典型的には化学架橋反応を受け、その結果として液体を固化させるかまたは「硬化させて」熱で可逆的ではない不融性塊を形成する。
【００４４】
熱可塑性ポリマーは、加熱されたときに、非常に粘稠な液体のように流れ、それらは冷却することによって固化させることができ、そして再加熱時にそれらは液体状態に戻る。熱可塑性繊維の製造での使用に好適なポリマーは、繊維へ造形されるために繊維形成分子量のものでなければならない。典型的な熱可塑性ポリマーは、その後の加熱および冷却によって何度か可逆的に流れるようにし、そして固化させることができる。加熱された粘稠な液体状態で熱可塑性ポリマーは、繊維および他の造形構造物に成形することができる。液体ポリマーは次に典型的には冷却されて繊維および造形構造物を固化させる。
【００４５】
別のポリマーから誘導される繊維状構造物に使用される代表的なポリマーには、ポリプロピレン、ポリエチレン、より長鎖のポリオレフィン、およびそれらの混合物をはじめとするポリオレフィン；ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、およびそれらの混合物をはじめとするポリエステル；アクリル；ナイロンをはじめとするポリアミド；パラ−アラミドおよびメタ−アラミドをはじめとする芳香族ポリアミド；セルロース系およびセルロース誘導体ポリマー；ポリテトラフルオロエチレンをはじめとするフルオロポリマー；ポリベンザゾール、ポリイミド、ポリアミド−イミド、他の芳香族および脂肪族ポリマーならびにそれらの混合物が含まれる。
【００４６】
任意の他の添加剤
他の添加剤は場合により、それらが混合工程でスラリー中に懸濁されたままであり、そして上に挙げた必須固体原料への精製工程の影響を有意に変えない限り添加することができる。好適な添加剤には、顔料、染料、酸化防止剤、難燃性化合物、ならびに他の加工助剤および分散助剤が含まれる。好ましくは、パルプ原料には、アスベストは含まれない。言い換えれば、生じたパルプは、アスベストを含まないまたはアスベストなしである。
【００４７】
水
水は、全原料の９５〜９９重量％、好ましくは全原料の９７〜９９重量％の濃度に加えられる。さらに、水は最初に加えることができる。次に他の原料を、組み合わせられた原料を同時に混合しながら水への分散を最適化するための速度で加えることができる。
【００４８】
混合工程
混合工程で、原料はほぼ均一なスラリーへ混合される。「ほぼ均一な」とは、スラリーのランダムサンプルが、組み合わせ工程での全原料と同じ重量％プラスまたはマイナス１０重量％、好ましくは５重量％、最も好ましくは２重量％の濃度の出発原料のそれぞれを含有することを意味する。例えば、全混合物中の固形分の濃度が５０重量％ポリピリドビスイミダゾール繊維プラス５０重量％の別のポリマーから誘導される繊維である場合、混合工程でのほぼ均一な混合物は、スラリーの各ランダムサンプルが（１）５０重量％プラスまたはマイナス１０重量％、好ましくは５重量％、最も好ましくは２重量％の別のポリマー繊維から誘導される繊維の濃度、および（２）５０重量％プラスまたはマイナス１０重量％、好ましくは５重量％、最も好ましくは２重量％のポリピリドビスイミダゾール繊維の濃度を有することを意味する。混合は、回転羽根またはある他の攪拌機を含有する任意の容器で行うことができる。混合は、原料が加えられた後にか、または原料が加えられているかもしくは組み合わせられている間に起こり得る。
【００４９】
精製工程
精製工程で、パルプ原料は、次の通り同時に共精製され、変換されまたは改質される。他のポリマーから誘導される繊維およびポリピリドビスイミダゾール繊維は、スタークおよびフィブリルを有する不規則形状の繊維状構造物へフィブリル化され、切断され、パルプ状にされる。全固形分は、精製スラリーがほぼ均一であるように分散される。「ほぼ均一な」は上に定義された通りである。精製工程は好ましくは、混合スラリーを１つもしくはそれ以上のディスクリファイナーに通すこと、またはスラリーを単一リファイナーにリサイクルバックすることを含んでなる。用語「ディスクリファイナー」とは、互いに回転し、それによってディスク間の剪断作用により原料を精製する１つもしくはそれ以上のペアのディスクを含有するリファイナーを意味する。１つの好適なタイプのディスクリファイナーでは、精製されているスラリーは、互いに狭い間隔で配置された円形回転子ディスクと固定子ディスクとの間にポンプ送液される。各ディスクは、少なくとも部分的に放射状に伸びる表面溝付きの、他のディスクと対面する表面を有する。用いることができる好ましいディスクリファイナーは米国特許第４，４７２，２４１号明細書に開示されている。好ましい実施形態では、ディスクリファイナーについてのプレートギャップ設定値は、最大０．１８ｍｍであり、好ましくはギャップ設定値は、約０．０５ｍｍの実用的な最小設定値までの、０．１３ｍｍ以下である。
【００５０】
均一な分散および十分な精製のために必要な場合、混合スラリーを２回以上ディスクリファイナーにまたは一連の少なくとも２つのディスクリファイナーに通すことができる。混合スラリーが単一のリファイナーで精製されるとき、生じたスラリーは不十分に精製され、不均一に分散される傾向がある。完全にもしくは実質的に１つの固体原料、もしくは他のもの、または両方の集合体または凝集体は、分散形態ではなくほぼ均一な分散系を形成することができる。かかる集合体または凝集体は、混合スラリーがリファイナーに２回以上通されるかまたは２つ以上のリファイナーに通されるときにバラバラになり、スラリー中に分散されるより大きな傾向を有する。場合により、精製されるスラリーをスクリーンに通して長い繊維または塊を分離してもよく、それらは、受け入れられる長さまたは濃度へ切断されるまで１つもしくはそれ以上のリファイナーにリサイクルされてもよい。
【００５１】
多数の原料を含有するほぼ均一なスラリーは、本方法のこの工程で共精製されるので、任意の１タイプのパルプ原料（例えば、ポリピリドビスイミダゾール繊維）は、全ての他のタイプのパルプ原料（例えば、他のポリマーから誘導される繊維）の存在下に、それらの他の原料もまた精製されながらパルプへ精製される。パルプ原料のこの共精製は、２種のパルプを単に混ぜ合わせることによって生成されるパルプブレンドより優れているパルプを形成する。２種のパルプを一緒に加え、次にそれらを単に混ぜ合わせても、本発明に従ってパルプ原料のパルプへの共精製によって生成されたパルプのほぼ均一な、密接に結び付いた繊維状構成成分を形成しない。
【００５２】
除去工程
次に水が精製スラリーから除去される。水は、水平フィルターなどの脱水デバイスにパルプを集めることによって除去することができ、必要に応じて、パルプ・フィルターケーキを加圧するまたは圧搾することによってさらなる水を除去することができる。脱水パルプは、場合により次に所望の含水率まで乾燥することができる、および／または包装するもしくはロールに巻き取ることができる。幾つかの好ましい実施形態では、生成したパルプをスクリーン上に集めて、ロールに巻き取ることができる程度に水が除去される。幾つかの実施形態では、存在する約６０総重量％以下、好ましくは４〜６０総重量％の水が所望量の水である。しかしながら、幾つかの実施形態では、パルプはより多くの水を保持することができ、その結果、７５総重量％水ほどにより多い量の総水が存在するであろう。
【００５３】
図１および２
これより、本方法は図１および２に関連して説明される。この詳細な説明の全体にわたって、類似の参照文字は図面の全ての図で類似の要素を意味する。
【００５４】
図１について言及すると、本発明に従って「湿潤」パルプを製造する湿式法の実施形態のブロック図がある。パルプ原料１がコンテナ２に加えられる。コンテナ２は、洗濯機のミキサーに類似の内部ミキサーを備えている。ミキサーは、原料を水中へ分散させてほぼ均一なスラリーを生成する。混合スラリーは、スラリーを精製する第１リファイナー３に移される。次に、場合により、精製スラリーは、第２リファイナー４に、そして場合により次に第３リファイナー５に移すことができる。３つのリファイナーが例示されているが、所望の均一性および精製の程度に依存して任意の数のリファイナーを用いることができる。一連のリファイナーの最後のリファイナーの後で、精製スラリーは場合によりフィルターまたはソーター６に移され、それは、選ばれたメッシュまたはスクリーン・サイズより下の分散固形分入りスラリーを通過させ、そして選ばれたメッシュまたはスクリーン・サイズより大きい分散固形分をライン７によってなど１つもしくはそれ以上のリファイナーへまたはこの再循環スラリーを精製するために役立つリファイナー８へバック再循環させ、再循環スラリーから精製スラリーはフィルターまたはソーター６に再び通される。好適に精製されたスラリーは、フィルターまたはソーター６から水平水真空フィルター９を通過し、それは、水を除去する。スラリーは、１つもしくはそれ以上のポンプ１０を用いるなど、任意の従来法および装置によって次から次へと移すことができる。次にパルプは、パルプが所望の濃度の水を有するまでより多くの水を除去する乾燥機１１に搬送される。次に精製パルプは梱包機１２で包装される。
【００５５】
図２について言及すると、本発明に従って「乾燥」パルプを製造する乾式法の実施形態のブロック図がある。この乾式法は、水平水真空フィルター９の後を除いて湿式法と同じものである。このフィルターの後、パルプは、パルプが所望濃度の水を有するまでより多くの水を除去するプレス１３を通り抜ける。次にパルプは、パルプを毛羽立てるための毛羽立機１４、次により多くの水を除去するための乾燥機１１を通り抜ける。次に、パルプは回転子１５に通され、梱包機１２で包装される。
【００５６】
ＩＩ．本発明の方法の第２実施形態
第２実施形態では、本発明のパルプの製造方法は、以下の相違点以外は上記の方法の第１実施形態と同じものである。
【００５７】
全ての原料を一緒に組み合わせる前に、ポリピリドビスイミダゾール繊維か、別のポリマーから誘導される繊維状構造物かのいずれか、またはポリピリドビスイミダゾール繊維および別のポリマーから誘導される繊維状構造物の両方が短くされる必要があり得る。これは、水を繊維原料と組み合わせることによって行われる。次に水および繊維は混合されて第１懸濁液を形成し、繊維を短くするために第１ディスクリファイナーによって処理される。ディスクリファイナーは、１０ｃｍ以下の平均長さに繊維を切断する。ディスクリファイナーはまた、繊維を部分的にフィブリル化し、そして部分的にパルプ状にするであろう。予め加えられなかった他の繊維は、この方法でも短くすることができ、第２処理懸濁液を形成する。次に他の繊維（または、水中で処理される場合、第２懸濁液）が第１懸濁液と組み合わせられる。
【００５８】
より多くの水が、水濃度を全原料の９５〜９９重量パーセントに上げるために、必要に応じて、他の原料が加えられる前にもしくは加えられた後に、または加えられるときに加えられる。全ての原料が組み合わせられた後に、それらは、必要に応じて、混合してほぼ均一なスラリーを達成することができる。
【００５９】
スラリー中の原料は次に、一緒に、すなわち同時に共精製される。この精製工程は、ポリピリドビスイミダゾール繊維および別のポリマーから誘導される繊維状構造物の全てまたは実質的に全てが不規則形状のフィブリル化繊維状構造物に変換されるように、懸濁液中の固形分をフィブリル化し、切断し、そしてパルプ状にすることを含む。この精製工程はまた、精製スラリーがほぼ均一であるように全固形分を分散させる。次に水が、この方法の第１実施形態におけるように除去される。両方法とも、ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物との組み合わせを含んでなる同じまたは実質的に同じ繊維状パルプを生成する。
【００６０】
本発明のパルプ
本発明の方法によって製造された、生じた生成物は、製品での強化材として使用するための、ポリピリドビスイミダゾールフィブリル化繊維状構造物と別のポリマーから誘導されるフィブリル化繊維状構造物との組み合わせを含んでなる繊維状パルプである。このパルプは、（ａ）不規則形状のフィブリル化ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物、（ｂ）別のポリマーから誘導される不規則形状のフィブリル化繊維状構造物、（ｃ）場合により他の少量の添加剤、および（ｄ）水を含んでなる。
【００６１】
パルプ中の別個の原料成分の濃度は、当然ながら、パルプを製造するのに使用される相当する原料の予め記載された濃度に相当する。
【００６２】
別のポリマーから誘導される不規則形状のフィブリル化繊維状構造物およびポリピリドビスイミダゾールフィブリル化繊維状構造物はスタークおよびフィブリルを有する。別のポリマーから誘導されるフィブリル化繊維状構造物のフィブリルおよび／またはスタークは、ポリピリドビスイミダゾールフィブリルおよび／またはスタークと実質的に交絡される。フィブリルは重要であり、パルプおよび最終製品で隣接粒子に粘着し、そしてそれを保持し、それによって最終製品に完全性を与えるホックまたはファスナーまたは触手の役割を果たす。
【００６３】
別のポリマーから誘導されるフィブリル化繊維状構造物およびポリピリドビスイミダゾールフィブリル化繊維状構造物は、好ましくは７ｍｍ以下、より好ましくは０．１〜４ｍｍ、最も好ましくは０．１〜３ｍｍの平均最大寸法を有する。別のポリマー繊維から誘導されるフィブリル化繊維状構造物およびポリピリドビスイミダゾールフィブリル化繊維状構造物は、好ましくは２．０ｍｍ以下、より好ましくは０．５〜２．０ｍｍ、最も好ましくは０．７５〜１．２ｍｍの長さ加重平均長さを有する。
【００６４】
本発明のパルプは好ましくは高い含水率を有する。幾つかの実施形態では、含水率は約１０重量パーセントより大きい。他の実施形態では、含水率は約２０重量パーセントより大きい。
【００６５】
ポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物と別のポリマーから誘導される繊維状構造物との組み合わせを含んでなる繊維状パルプは、同じ材料の実質的な凝集体または集合体を含まない。さらに、このパルプは１００〜７００ｍｌ、好ましくは２５０〜４５０ｍｌの、その排水特性の尺度である、ＴＡＰＰＩ試験Ｔ２２７ｏｍ−９２によって測定されるようなカナダ標準ろ水度（Ｃａｎａｄｉａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｆｒｅｅｎｅｓｓ）（ＣＳＦ）を有する。
【００６６】
パルプの表面積はフィブリル化の程度の尺度であり、パルプから製造される製品の間隙率に影響を及ぼす。幾つかの実施形態では、本発明のパルプはグラム当たり３〜１２平方メートルの表面積を有する。幾つかの好ましい実施形態では、本発明のパルプの表面積はグラム当たり７〜１１平方メートルである。
【００６７】
強化材、ならびに摩擦材料および流体シーリング材の全体にわたって実質的に均一に分散された、フィブリル化繊維状構造物は、ポリピリドビスイミダゾールポリマーの高温特性およびポリピリドビスイミダゾール繊維のフィブリル化性向のために、強化の多くの部位および増加した耐摩耗性を提供すると考えられる。共精製されるとき、ポリピリドビスイミダゾールフィブリル化繊維状構造物と別のポリマーから誘導されるフィブリル化繊維状構造物とのブレンディングは非常に密であるので、摩擦材料または流体シーリング材で、別のポリマーから誘導される繊維状構造物に近接した幾らかのポリピリドビスイミダゾール繊維状構造物が常に存在し、その結果運転の応力および摩耗は常に共有される。
【００６８】
流体シーリング材
本発明はさらに、流体シーリング材および流体シーリング材の製造方法に関する。流体シーリング材は、流体および／またはガスの排出を防ぐためのバリアにまたはバリアとして使用され、２つのアイテムが接合されている場所で汚染物質の進入を防ぐために使用される。流体シーリング材のための例示的な使用はガスケットにある。流体シーリング材は、バインダーと、場合により少なくとも１つの充填剤と、本発明のパルプを含んでなる繊維強化材とを含んでなる。好適なバインダーには、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、ネオプレン、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、およびそれらの混合物が含まれる。バインダーは、全ての他の出発原料と共に加えることができる。バインダーは典型的には、乾燥原料が混ぜ合わせられる、ガスケット製造方法の第１工程に加えられる。他の原料には、場合により未硬化ゴム粒子とバインダーに充填剤およびパルプの表面をコートさせるためのゴム溶剤または溶剤中のゴムの溶液とが含まれる。好適な充填剤には、硫酸バリウム、粘土、タルク、およびそれらの混合物が含まれる。
【００６９】
流体シーリング材の好適な製造方法は、例えば、ビーター添加法もしくはガスケットが材料のスラリーから製造される湿式法であり、またはカレンダー掛けと呼ばれるものかまたは原料がエラストマー溶液もしくはゴム溶液で組み合わせられる乾式法による。
【００７０】
摩擦材料
本発明のパルプは摩擦材料で強化材として使用することができる。「摩擦材料」とは、運動のエネルギーを止めるまたは移動させるための摩擦係数、高温での安定性、耐摩耗性、騒音および振動減衰特性などのようなそれらの摩擦特性のために使用される材料を意味する。摩擦材料に例示的な使用には、ブレーキパッド、ブレーキブロック、乾式クラッチフェーシング、クラッチフェイスセグメント、ブレーキパッドバッキング／絶縁層、自動変速機紙、湿式ブレーキおよび他の工業用の摩擦紙が含まれる。
【００７１】
この新たな使用を考慮して、本発明はさらに、摩擦材料および摩擦材料の製造方法に関する。具体的には、本摩擦材料は、摩擦改良剤、場合により少なくとも１つの充填剤、バインダー、および本発明の繊維パルプを含んでなる繊維強化材を含んでなる。好適な摩擦改良剤は、鉄、銅および亜鉛などの金属粉末；マグネシウムおよびアルミニウムの酸化物などの研磨材；合成および天然グラファイト、ならびにモリブデンおよびジルコニウムの硫化物などの滑剤；ならびに合成ゴムおよびカシューナッツ殻樹脂粒子などの有機摩擦改良剤である。好適なバインダーは、フェノール樹脂（すなわち、ストレート（１００％）のフェノール樹脂およびゴムまたはエポキシで変性された様々なフェノール樹脂）、メラミン樹脂、エポキシ樹脂およびポリイミド樹脂、ならびにそれらの混合物などの熱硬化性樹脂である。好適な充填剤には、バライト、白亜、石灰、粘土、タルク、様々な他のマグネシウム−アルミニウム−シリケート粉末、ウォラストナイト、アタパルジャイト、およびそれらの混合物が含まれる。
【００７２】
摩擦材料を製造するための実際の工程は、所望の摩擦材料のタイプに依存して変わることができる。例えば、成形摩擦部品の製造方法は一般に、金型で所望の原料を組み合わせる工程と、部品を硬化させる工程と、必要に応じて部品を造形し、熱処理し、そして研削する工程とを含む。自動変速機および摩擦紙は一般に、所望の原料をスラリーで組み合わせ、従来の製紙法を用いて抄紙機で製紙することによって製造することができる。
【００７３】
チキソトロープなどの加工助剤としてのその使用、またはフィルター材料としてのその使用をはじめとする、本パルプの多くの他の用途が可能である。フィルター材料として使用されるとき、典型的には本発明のパルプは、バインダーと組み合わせられ、成形品、シートまたは紙製品は従来法によって製造される。
【００７４】
試験方法
以下の試験方法を以下の実施例で用いた。
【００７５】
カナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）は、光学顕微鏡法と併せてＴＡＰＰＩ方法Ｔ２２７に記載されているように測定した。ＣＳＦは希薄パルプ懸濁液の排水速度を測定する。それは、フィブリル化の程度を評価するための有用な試験である。
【００７６】
長さ加重平均長さをはじめとする平均繊維長さは、ＴＡＰＰＩ試験方法Ｔ２７１に従って繊維品質分析計（Ｆｉｂｅｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）（オプテスト・イクイップメント社、カナダ国Ｋ６Ａ  ３Ｓ３、ＯＮ、ホークスベリ、９００タッパー・ストリート（ＯｐＴｅｓｔ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｉｎｃ．，９００  Ｔｕｐｐｅｒ  Ｓｔ．，Ｈａｗｋｅｓｂｕｒｙ，ＯＮ，Ｋ６Ａ  ３Ｓ３  Ｃａｎａｄａ）によって販売される）を用いて測定した。この試験の実施から得られたデータは、指定条件下に水性スラリーから排出する水のミリリットルを表す、カナダろ水度数として表現される。大きな数は、高いろ水度および水が排出する高い傾向を示唆する。低い数は、分散系がゆっくり排水する傾向を示唆する。多数のフィブリルは、水が形成紙マットを通って排出する速度を低下させるので、ろ水度はパルプのフィブリル化の程度に反比例する。
【００７７】
温度：全ての温度は、度摂氏（℃）単位で測定する。
【００７８】
デニールは、ＡＳＴＭ  Ｄ１５７７に従って測定し、９０００メートルの繊維のグラム単位の重量として表されるような繊維の線密度である。デニールは、独国ミュンヘンのテクステクノ（Ｔｅｘｔｅｃｈｎｏ  ｏｆ  Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）製の振動計（Ｖｉｂｒｏｓｃｏｐｅ）で測定する。デニールの（１０／９）倍はデシテックス（ｄｔｅｘ）に等しい。
【実施例】
【００７９】
これより、本発明を以下の具体的な実施例によって例示する。全ての部および百分率は、特に明記しない限り重量による。本発明の方法に従って製造した実施例は数値によって示す。
【００８０】
実施例１
本発明のこの実施例では、本発明のパルプを、ＰＩＰＤポリマーから製造され、そして商標Ｍ５（登録商標）でバージニア州リッチモンド（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ）にオフィスを有する、マゼラン・システムズ・インターナショナル（Ｍａｇｅｌｌａｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）によって上市されるポリピリドビスイミダゾールステープルファイバーの供給原料から製造した。このステープルは５０ｍｍ未満の切断長および約２ｄｐｆ（フィラメント当たり２．２デシテックス）のフィラメント線密度を有した。６．４ｍｍ切断長を有する、商業的に入手可能なケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）銘柄フロック、スタイル１Ｆ１７８の形態でのパラ−アラミド繊維は、デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）にオフィスのあるイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手した。
【００８１】
ＰＩＰＤステープルと水とを一緒に、０．１３ｍｍプレートギャップ設定を用いるスプラウト−ワルドロン（Ｓｐｒｏｕｔ−Ｗａｌｄｒｏｎ）３０．５ｃｍシングルディスクリファイナー（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅｆｉｎｅｒ）へ直接フィードし、１３ｍｍの範囲の許容される加工長さに達するように予めパルプ化した。
【００８２】
予めパルプ化したＰＩＰＤ繊維および切断されたパラ−アラミド繊維プラス水を次に、７５重量％パラ−アラミド繊維および３０重量％ＰＩＰＤステープルの固形分濃度で高度攪拌混合タンク中で組み合わせ、混合して約２〜３重量％の全原料濃度の均一な、ポンプ送液可能なスラリーを形成した。スラリーを次に、スプラウト−ワルドロン（Ｓｐｒｏｕｔ−Ｗａｌｄｒｏｎ）１２インチシングルディスクリファイナー（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅｆｉｎｅｒ）を通して再循環させ、共精製した。
【００８３】
リファイナーは同時に、パラ−アラミド繊維およびＰＩＰＤステープルの両方を、スタークおよびフィブリドを有する不規則形状の繊維状構造物にフィブリル化し、切断し、パルプ状にし、そして精製スラリーが、前に定義されているように、ほぼ均一であるように全固形分を分散させた。
【００８４】
この精製スラリーを次に、フィルターバッグを用いて濾過し、圧搾によって脱水し、大型のジップロック（ＺＩＰＬＯＣ）（登録商標）タイプの貯蔵バッグに入れた。繊維状構造物は、５ｍｍ以下の平均最大寸法および１．３ｍｍ以下の長さ加重平均長さを有した。
【００８５】
実施例２
本発明の別のパルプを、混合物が１２．７ｍｍの長さに切断された５０重量％の１．５ｄｐｆ（フィラメント当たり１．７デシテックス）のノメックス（Ｎｏｍｅｘ）繊維（米国デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ，ＵＳＡ）にオフィスのあるイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手される）と５０重量％の実施例１からのＰＩＰＤ繊維供給原料とからなったことを除いて実施例１と同じ手順を用いて製造した。繊維状構造物は、５ｍｍ以下の平均最大寸法および１．３ｍｍ以下の長さ加重平均長さを有した。
【００８６】
実施例３
本発明の別のパルプを、混合物が１２．７ｍｍの切断長を有するフィラメント当たり６０重量％の１．７デシテックスのＰＢＯ繊維（東洋紡績株式会社、ザイロン事業部、大阪市北区堂島浜２−２−８（Ｔｏｙｏｂｏ  Ｃｏ，Ｌｔｄ．，Ｚｙｌｏｎ  Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，２−２−８  Ｄｏｊｉｍａ−Ｈａｍａ，Ｋｉｔａ−Ｋｕ  Ｏｓａｋａ）によって販売される）と６０重量％の実施例１からのＰＩＰＤ繊維供給原料とからなったことを除いて実施例１と同じ手順を用いて製造した。繊維状構造物は、５ｍｍ以下の平均最大寸法および１．３ｍｍ以下の長さ加重平均長さを有した。
【００８７】
実施例４
本発明の別のパルプを、混合物が、約４８８ｍｌのＣＳＦ値および０．７７ｍｍの長さ加重平均長さの、米国特許第３，７５６，９０８号明細書に記載されるようなポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）から製造された５０重量％メタ−アラミドフィブリドと５０重量％の実施例１からのＰＩＰＤ繊維供給原料とからなったことを除いて実施例１と同じ手順を用いて製造した。繊維状構造物は、５ｍｍ以下の平均最大寸法および１．３ｍｍ以下の長さ加重平均長さを有した。
【００８８】
実施例５
本発明のパルプを組み込んだディスクブレーキパッドを次の方法で製造する。７重量％カシューナッツ殻樹脂と、１７重量％無機充填剤と、２１重量％グラファイト、コークおよび滑剤と、１８重量％無機研磨材と、１６重量％軟質金属との混合物を含んでなる約２０キログラムのアスベストを含有しないベース配合粉末を、５０リットルのリトルフォード（Ｌｉｔｔｌｅｆｏｒｄ）ミキサーで１０〜２０分間混ぜ合わせた。本ミキサーは、「星および棒」構造のブレード付きの２つの高速チョッパーとより遅い回転プラウとを有する。
【００８９】
５キログラムの十分にブレンドされたベース配合物粉末を次に、配合物粉末とパルプとの総合重量を基準として３．８重量％の量での本発明のパルプと組み合わせる。パルプを次に、追加の５〜１０分間混合することによってベース配合物粉末中に分散させる。混合してから、生じたブレーキパッド組成物は、パルプの検出できる球状化または任意の成分の分離を実質的に全く伴わずに、繊維がベース配合物粉末中に十分に分散され、そしてそれで完全にコートされた、通常の外観を有する。
【００９０】
ブレーキパッド組成物を次に、前輪ディスクブレーキパッド用の単一キャビティ・スチール金型へ注ぎ込み、約５／８インチ（１６ｍｍ）の標準厚さへ冷間プレスし、次に金型から取り出して２００グラムのおおよその重量を有する予成形ブレーキパッドを形成する。１２の複製予成形物を製造する。予成形物を次に、２つの多数キャビティ金型に入れ、商業プレスに入れ、フェノール系反応ガスを逃がすために定期的に圧力解除しながら、３００°Ｆ（１４９℃）で約１５分間プレス硬化させ（バインダーフェノールの架橋および反応）、これに、フェノール系バインダー架橋を完了させるための３４０°Ｆ（１７１℃）で４時間の軽く制約されたオーブン硬化が続く。硬化した成形パッドを次に、約半インチ（１３ｍｍ）の所望の厚さに研削する。
【００９１】
実施例６
本実施例は、どのようにして本発明のパルプをシーリング用途向けビーター添加ガスケットへ組み込むことができるかを例示する。水、ゴム、ラテックス、充填剤、化学薬品、および本発明のパルプを所望量で組み合わせてスラリーを形成する。循環網篩（抄紙機スクリーンまたはすき網などの）で、スラリーは、その含水量を大部分排出し、加熱トンネルで乾燥され、加熱カレンダーロールで加硫して約２．０ｍｍの最大厚さを有する材料を形成する。この材料は、液圧プレスまたは２ロールカレンダーで圧縮され、これにより、密度が増加され、シール適性が高められる。
【００９２】
かかるビーター添加ガスケット材料は一般に、同等の圧縮繊維材料ほどに良好なシール適性を有さず、中圧高温用途に最適である。ビーター添加ガスケットは、補助エンジンガスケットまたは、さらなる加工後に、シリンダーヘッドガスケットの製造に適用性を見いだす。本目的のためには、半完成製品は、スパイク付き金属シートの両面上へ積層され、スパイクによって適所に物理的に固定される。
【００９３】
実施例７
本実施例は、どのようにして本発明のパルプをカレンダー掛け法によって製造されるガスケットへ組み込むことができるかを例示する。実施例６と同じ原料、マイナス水を十分に乾式で混ぜ合わせ、次に適切や溶剤を使用して調製されたゴム溶液とブレンドする。
【００９４】
混合後に、配合物を次に回分でロールカレンダーへ一般に搬送する。カレンダーは、冷却される小さなロールと加熱される大きなロールとよりなる。配合物はフィードされ、２つのロールの回転運動によってカレンダーニップへ引き込まれる。配合物は、圧力に依存して、一般に約０．０２ｍｍ厚さの層で熱い下方ロール周りに付着し、そして巻き付いて組立配合物層でできたガスケット材料を形成する。その際に、溶剤は蒸発し、エラストマーの加硫が始まる。
【００９５】
いったん所望のガスケット材料厚さが達成されると、ロールを停止し、ガスケット材料をホットロールから切り取り、所望のサイズに切断するおよび／またはパンチで打ち抜く。さらなる加圧または加熱は全く必要とされず、材料はいつでもガスケットとして機能することができる。この方法で約７ｍｍ厚さまでのガスケットを製造することができる。しかしながら、この方法で製造されたほとんどのガスケットは、はるかにより薄く、普通は厚さが約３ｍｍ以下である。
【００９６】
実施例８
実施例は、本発明のパルプを自動車変速装置紙用途へ組み入れる方法を例示する。望ましい量の本発明のパルプ、粘土、ラテックス、シリカおよびカーボンなどの摩擦改良剤、および珪藻類を含有するスラリーを使用して抄紙機で紙を形成する。紙からリングを打ち抜き、物体をフェノール樹脂などのバインダー樹脂の溶液に浸漬する。残存溶媒を除去するためにおよび樹脂を硬化させるために加熱すると直ぐに、リングを自動車変速装置に使用される金属板に接着させる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に従って「湿潤」パルプの湿式製造方法を行うための装置のブロック図である。
【図２】本発明に従って「乾燥」パルプの乾式製造方法を行うための装置のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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