具有改良的断裂伸长的纤维素纤维及其生产方法技术

由甲酸纤维素制成的纤维，其特征在于：存在如下关系式： －Ｄｓ≥２； －Ｔｅ＞４５； －Ｍｉ＞８００； －Ｅｌｂ＞６； －Ｅｂ＞１３．５， Ｄｓ为纤维素中甲酯基的取代度（％），Ｔｅ为以ｃＮ／ｔｅｘ为单位的纤维素的强力，Ｍｉ是以ｃＮ／ｔｅｘ为单位的纤维素的初始模量，ＥＬｂ是以百分数表示的纤维素的断裂伸长，Ｅｂ是以Ｊ／ｇ为单位的纤维素的断裂能。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由纤维素衍生物制成的纤维和由这些衍生物的再生纤维素制成的纤维。“纤维素衍生物”这里被理解为，以已知的方式经过化学反应使纤维素中的羟基被取代后而形成的化合物，这些衍生物也被认为是取代衍生物。“再生纤维素”可以理解为通过对一种纤维素衍生物进行再生处理得到的一种纤维素。本专利技术进一步涉及由甲酸纤维素制成的纤维和由这种甲酯再生的纤维素制成的纤维，以及生产这种纤维的方法。由甲酸纤维素制成的纤维和由这种甲酸酯再生的纤维素制成的纤维，特别已经在由申请人公司申请的国际专利申请WO85/05115(PCT/CH85/00065)中，或者在等效专利EP-B-179,822和US-A-4,839,113中说明过。这些文献描述了通过使纤维素与甲酸和磷酸的反应生产基于甲酸纤维素的纺丝溶液的过程。这些溶液具有光学各向异性，也就是说它们显示一种液晶态。这些文献还描述了按所谓的干湿法纺丝技术通过使这些溶液纺丝得到的甲酸纤维素纤维以及对这些甲酸纤维素纤维经过一种再生处理得到的纤维素纤维。与传统的纤维素纤维例如人造纤维或粘胶纤维相比，或与其他传统的非纤维素纤维相比，例如耐纶或聚酯纤维，例如所有由光学各向异性液体纺制的纤维，申请WO85/05115中的纤维素纤维其特征在于，由于纺丝溶液中出现的液晶性质，使其具有更加有序的结构。从而它们在拉伸时显示出很高的力学性能，特别是很高的强力和模量值，但是，在另一方面，它们具有相当低的断裂伸长，其数值平均为3％～4％且不超过4.5％。然而，当这种纤维用于某些技术应用领域中时，可能要求有较大的断裂伸长，特别是作为增强轮胎、尤其是轮胎胎体的部件。本专利技术的第一个目的是提供由甲酸纤维素制成的纤维和由再生纤维素制成的纤维，与申请WO85/05115中的纤维相比，该纤维显示出一种显著改良的断裂伸长和高的断裂能性质。本专利技术的第二个目的是在不降低纤维强力下产生上述改良的性能，这是本专利技术的一个主要优点。本专利技术的另一个目的是生产由源于甲酸纤维素的再生纤维素制成的纤维，与由上面提及的申请WO85/05115中的再生纤维素制成的纤维的抗疲劳性能相比，该纤维的抗疲劳性能，特别是对于轮胎来说具有很大的提高。由本专利技术中的甲酸纤维素制成的纤维其特征在于存在如下关系-Ds≥2；-Te＞45；-Mi＞800；-ELb＞6；-Eb＞13.5，Ds是纤维素中甲酯基的取代度(以百分率表示)，Te是以cN/tex为单位的纤维素的强力，Mi是以cN/tex为单位的纤维素的初始模量，ELb是以百分数表示的纤维素的断裂伸长，而Eb是以J/g为单位的纤维素的断裂能。由甲酸纤维素再生的本专利技术的纤维素制成的纤维，其特征在于如下关系式-O＜DS＜2；-TE＞60；-MI＞1000；-ELB＞6；-EB＞17.5，DS是纤维素中甲酯基的取代度(以百分率表示)，TE是以cN/tex为单位的纤维素的强力，MI是以cN/tex为单位的纤维素的初始模量，ELB是以百分数表示的纤维素的断裂伸长，而EB是以J/g为单位的纤维素的断裂能。由甲酸纤维素制成的纤维和由上述再生纤维素制成的纤维都是依据新型而独特的方法获得的，这种方法构成了本专利技术的其他主题。为了得到由本专利技术的甲酸纤维素制成的纤维，它是由一种甲酸纤维素溶液在一种基于磷酸的溶剂中根据所谓的干湿法纺丝方法纺丝所组成的，其特征在于，纤维的凝固步骤和凝固纤维的中和洗涤步骤都是在丙酮中进行的。为了得到由本专利技术的再生纤维素制成的纤维，本专利技术的再生方法由甲酸纤维素制成的纤维通过一种再生介质、经过洗涤然后干燥所组成，其特征在于，再生介质是一种氢氯化钠(NaOH)的水溶液，其中以Cs表示的氢氧化钠的浓度大于16％(重量百分数)。本专利技术另外还涉及下列产品-增强组件，每个组件至少含有一种本专利技术的纤维，例如缆、合股线或经过加捻后的复丝，这种增强组件也能是，例如混合物，即复合材料，包含不同性质的、选择不是本专利技术的组件。至少由本专利技术的一种纤维和/或一种组件增强的制品，这些制品例如是橡胶或塑料制品，如帘布层、带束层、管(pipe)或者外胎，特别是轮胎胎体。借助于下面的和非限制性的实施例就会轻松地理解本专利技术。I.所采用的测量和测试I-1.聚合度聚合度以DP表示，纤维素的DP以一种已知的方法测量，这种纤维素以粉末形式存在或使用前被转化成粉末。溶解后的纤维素的比浓对数粘度(IV)，首先根据1970年瑞士标准SNV195 598来测定，只是其不同的浓度变化范围为0.5～0.05g/dl。比浓对数粘度的定义式为IV＝(I/Ce)×Ln(t1/t0)其中Ce表示干纤维素的浓度，t1表示乌氏(Ubbelhode-type)粘度计中聚合物稀溶液的流出时间，t0表示乌氏粘度计中纯溶剂的流出时间，Ln是自然对数。测量在20℃下进行。通过使比浓对数粘度IV外接至零浓度，测定了特性粘度〔η〕。重场分子量Mw由Mark-Houwink关系式获得=K×Mwα]]>其中常数K和α分别为K＝5.31×10-4，α＝0.78，这些常数与用于测定比浓对数粘度的溶剂体系相对应。这些数据摘自于L.Valtasaari的文献Tappi 48,627(1965)。DP最终由下式求得DP＝(Mw)/162，162是基本纤维素结构单元的分子量。当测定纤维素的DP在甲酸纤维素的溶液中进行时，这种甲酸首先必须被离析出来，然后再使纤维素再生。步骤如下溶液首先在一个分散装置中用水凝固。经过过滤和用丙酮洗涤后，得到一种粉末，该粉末接着在40℃的真空炉中至少干燥30分钟。甲酸被离析式出来以后，通过对甲酸用当量的氢氧化钠溶液回流处理使纤维素再生。得到的纤维素用水洗涤并干燥，然后用上述方法测量其DP。I-2.取代度甲酸纤维素的纤维素取代度也即其甲酸化程度。用这里所描述的方法测定的取代度表示了被酯化后的纤维素中醇官能团的百分数，也就是说转化成甲酯基的百分数。这就是说，如果纤维素单元中三个醇官能团都被酯化，则得到100％的取代度，或者，例如，如果平均每三个醇官能团中有0.9个被酯化，则得到30％的取代度。取代度的测量分别依赖于这种特征是根据甲酸纤维素(溶液中甲酯或由甲酯制成的纤维)来完成还是根据由甲酸纤维素再生的纤维素制成的纤维来完成。I-2.1.甲酸纤维素的取代度如果取代度是根据溶液中的甲酸纤维素测量，则这种甲酸首先从上述I-1章中的溶液中全部离析出来。如果是根据由甲酯制成的纤维来测量，这些纤维被预先切割成2～3cm长的短纤维。经这样制备的200mg的甲酸纤维素经过精确称重后置于一锥形烧瓶内。加入40ml水和2ml当量氢氧化钠溶液(1N NaOH)。使该混合物在90℃下加热，氮气保护下回流15分钟。纤维素就这样得以再生，甲酯基被再次转化为羟基。冷却后，过量的氢氧化钠用十分之一当量的盐酸溶液(0.1N HCl)进行反滴定，由此就可以推算出取代度。在本说明书中，当取代度是根据由甲酸纤维素制成的纤维来测量时，取代度以Ds表示。I-2.2.由再生纤维素制成的纤维的取代度约400mg的纤维被切割成2～3cm长的短纤维，然后精确称重并置于内盛50ml水的100ml锥形烧瓶内。加入1ml当量氢氧化钠溶液(1N NaOH)。使这些组分在室温下混合15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：让保罗·梅拉尔迪，让克洛德·奥布里，弗拉斯季米尔·奇泽克，若埃尔·里比埃，安德烈·施奈德，
申请(专利权)人：米凯林技术研究公司，
类型：发明
国别省市：