聚乙烯醇系纤维制造技术

提供一种耐疲劳优良的聚乙烯醇系纤维、包含该聚乙烯醇系纤维且耐疲劳优良的浸渍线以及生产该浸渍线的方法。该聚乙烯醇系纤维在９０℃下具有的ｔａｎδ至少是０．１２；且在６０～１２０℃温度范围内基本上具有１个ｔａｎδ峰；纤维断裂伸长至少是１２％。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高耐疲劳的聚乙烯醇系纤维，并涉及包含聚乙烯醇系纤维的高耐疲劳浸渍线以及生产该浸渍线的方法。本专利技术还涉及包含该浸渍线的高耐疲劳橡胶增强材料。目前，纤维被广泛用来作水泥、橡胶、树脂等的增强材料。譬如，作为橡胶增强材料广泛使用的是浸渍(浸胶)线，它是通过用例如RFL(间苯二酚甲醛胶乳)处理剂对纤维束实施特殊加工以提高其对橡胶的粘着性来制备的。要求此种浸渍线不仅具有优良机械性能，而且具有诸如耐疲劳之类的其他性能。具体地说，在浸渍线用作轮胎帘子线、刹车软管增强材料，皮带增强材料及其他材料时，要求它们具备高度耐压、耐疲劳、尺寸稳定等性能。迄今，作为橡胶增强材料普遍使用聚乙烯醇(PVA)系纤维、人造丝纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、芳族聚酰胺纤维等。然而，这些纤维存在某些问题。人造丝纤维的强度低。为保证较高增强效果，不可避免要使用大量此种低强度人造丝纤维，但是，这势必导致生产成本的增加和产品尺寸过大。尼龙纤维，由于弹性模量低，在外部应力作用下将发生巨大变形。聚酯纤维结实并在一定程度上具备高模量，但是它们对橡胶的粘着性很差。另外，鉴于它们在硫化后常常发生收缩，包含它们的产品尺寸将发生变化。芳族聚酰胺结实并具备高弹性模量，但是它们对橡胶的粘着性以及它们的耐疲劳都很差。另一方面，PVA系纤维结实并具备高弹性模量，且对橡胶的粘着性优良。此外，硫化后它们的尺寸很少改变。基于这些原因，PVA系纤维被广泛用作软管、皮带之类的橡胶增强材料。加大汽车座位面积乃是驾驶舒适的要求。然而，与此相反，最近的趋势是朝着汽车小型化方向发展，为此，发动机室和车轮空间都将缩小。为满足这一要求，许多情况下，刹车软管被装在比以往更窄的空间内，弯曲成最多30mm，一般优选最多20mm曲率半径的极小角度，还要在严酷条件下反复膨胀和压缩。另外，为降低汽车的维护成本和减少维修，刹车软管要求有更高的耐疲劳。类似地，轮胎帘子线、皮带之类的增强材料也要求具备更高的耐疲劳。在上述形势下，提出了具备更高强度及弹性并具备更高耐疲劳的浸渍线，譬如在曰本专利公开号207338／1994中，建议采用高聚合度PVA纤维。该PVA系纤维具有更高的强度和更高的弹性模量。为将它们成形为浸渍线，将聚乙烯醇系纤维浸渍在RFL液体中，此间降低对其施加张力，以便RFL得以深入渗透到线内部，经如此浸渍之后，对线实施热定形处理，其间提高其张力以减少其不规则扭转。然而，在该方法中，采用了聚合物链高度取向的高强度、高弹性聚乙烯醇纤维。因此，在这种情况下，尽管该聚乙烯醇系线的浸渍条件受到如上所述的特殊控制，浸渍线的耐疲劳依然无法提高到满意的程度。其耐疲劳在诸如上面所提到的那样严酷条件下依然嫌低。另一方面，日本专利公开号189066／1995公开了一种高耐疲劳浸渍线，它采用高伸长聚乙烯醇系纤维。该聚乙烯醇系纤维是通过恰当控制拉伸比制备的，从而具备介于6～12％的高断裂伸长。日本专利公开号218221／1996公开了采用聚乙烯醇系纤维作为橡胶增强材料之类的方法。为提高其耐疲劳、耐磨及尺寸稳定性，将该聚乙烯醇系纤维进行1～15％，优选2～10％的热收缩处理，借此使其无定形链段的取向无序化。然而，仅仅靠增加其断裂伸长率，依旧难以满意地提高浸渍线纤维的耐疲劳。考虑到以上列举的种种问题，本专利技术的目的是提供一种具备诸如优良耐疲劳之类的优异性能的聚乙烯醇系纤维和浸渍线，还提供生产具备优良耐疲劳的浸渍线以及包含该浸渍线的橡胶增强材料的方法。附图说明图1是示意地表示本专利技术聚乙烯醇系纤维(曲线A)、普通干纺聚乙烯醇系纤维(曲线B1和曲线B2)及普通湿纺聚乙烯醇系纤维(曲线C)的tanδ值与温度之间关系的曲线图。图2是示意地表示实例及对比例中制备的聚乙烯醇系纤维的tanδ值与温度之间关系的曲线图。图3是示意地表示实例及对比例中制备的浸渍线的tanδ值与温度之间关系的曲线图。优选实施方案叙述如下。本专利技术基于如下发现特定聚乙烯醇系纤维，具体地说，在90℃的tanδ至少是0．12，在60～120℃区间内基本上具有1个tanδ峰，且断裂伸长率至少是12％的那些纤维，具有优良耐疲劳。由于是如此特殊地构造的，该聚乙烯醇系纤维可保证具有高度耐疲劳，即便在诸如软管(如，刹车软管、动力操纵软管之类)、轮胎、皮带之类用的增强材料的严酷条件下。在本专利技术中，重要的是，聚乙烯醇系纤维在90℃的tanδ至少是0．12，但优选至少是0．13，更优选至少是0．14。本文所使用的术语tanδ(损耗角正切)是样品的一种动态粘弹性参数，表明该样品在规定频率和规定振幅下振动时的响应。具体地说，它指出样品输出波形相对于其输入波形的相位移δ的正切。其数值公式是tanδ=E″／E′，其中E′代表样品的储能弹性模量，E″代表其损耗弹性模量。在90℃下具有高tanδ数值的聚合物纤维中，聚合物的无定形链段具有高度活动性和高度自由度。因此，当受到外部应力时，该聚合物纤维能很好地吸收和将其松弛掉，因而它具有高耐疲劳。譬如，当汽车行驶在普通环境中时，汽车内的刹车软管将被加热到大约70℃，然而在汽车沿着长距离下降坡道持续行驶这样的严酷条件下，就将加热到大约90℃。因此，刹车软管的加速耐久性试验一概在大约90℃的温度进行。本专利技术的聚乙烯醇系纤维具有高90℃tanδ数值，从而可确保优良耐疲劳，即便在诸如上面所提到的那种严酷条件下。该聚乙烯醇系纤维的90℃tanδ的上限不受特定限制，然而一般地，最高0．30，优选最高0．25。重要的还在于，本专利技术的聚乙烯醇系纤维在90±30℃(优选90±20℃)，换句话说，基本上具有1个位于60～120℃(优选70～110℃)温度区间内的tanδ峰。尽管尚不完全清楚，但据信，具备此种峰的聚合物纤维中，聚合物的无定形链段不受限制，因此它们具有高自由度。据信，此种纤维松弛并吸收外部应力的能力高，因而其耐疲劳也高。传统聚乙烯醇系纤维在90℃的tanδ数值低，而且它们通常不具有1个位于60～120℃区间的tanδ峰。它们的tanδ曲线是这样的干纺聚乙烯醇系纤维的曲线中，tanδ随环境温度的升高而增加，且它们具有位于约70℃的第1峰。当温度高于70℃时，tanδ迅速降低；而在大约90℃时，它降低到大约0．06左右。随着温度的进一步升高，tanδ再次增加，从而显示出位于120～130℃的第2峰。随着温度进一步升高，它再次降低，从而表现出上述第2峰(见图1的曲线B1和B2)。该tanδ曲线源于构成纤维的聚乙烯醇的一级结构和二级结构，因而显示出位于60～80℃和110～130℃的2个峰。普通聚乙烯醇系纤维的二级结构受到氢键的约束，且整个纤维的tanδ很低。另一方面，关于湿纺聚乙烯醇系纤维，聚乙烯醇的无定形链段由于下面的原因而具有极低程度自由度，因此整个纤维的tanδ也低。具体地说，鉴于聚乙烯醇的二级结构具有低自由度，湿纺聚乙烯醇系纤维不具有明确的第2 tanδ峰，这一点不同于上面提到的干纺聚乙烯醇系纤维。因此，它们不具有位于60～120℃的大隆起tanδ峰(见图1中曲线C)。在这种纤维中，无定形链段具有比本专利技术纤维中对应链段低的自由度。当受到外部应力(尤其是在大约90℃)时，这些传统纤维无法很好地吸收和将其松弛掉，因此它们的耐疲劳很差。与它们相反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乙烯醇系纤维，它在９０℃下具有的ｔａｎδ至少是０．１２；且在６０～１２０℃温度范围内基本上具有１个ｔａｎδ峰；其断裂伸长至少是１２％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊势智一，西崎铁男，浜田敏裕，庄清彦，
申请(专利权)人：可乐丽股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]