工业用纤维素纱线和帘子线制造技术

一种断裂强度大于６００ｍＮ／特并含有多于４００根长丝的工业用纤维素长丝纱线，其特征在于该纱线可制成捻系数２００时断裂强度大于４５０ｍＮ／特的帘子线，其中形成纱线的长丝具有沿长丝轴无假周期变化的形态。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及断裂强度大于600mN/特并含有多于400根长丝的工业用纤维素长丝纱线。这种纱线从EP 0 220 642-A1中得知，该文献公开了适合用作气胎增强材料的纤维素纱线。这种纱线可通过将甲酸纤维素的光学各向异性磷酸溶液纺丝，接着使甲酸纤维素纱线再生制备。所得纱线具有看上去相互形成围绕长丝轴的层并且沿长丝轴假周期性变化的形态。EP 0 179 822-Al也公开了具有类似沿长丝轴假周期性变化的形态纤维素纱线。这种形态可用偏光显微镜观察到。根据后一文献，这种纱线的长丝具有皮/芯结构。根据WO 94/17136，该形态与制备长丝的各向异性溶液有关。特别在高硬挺度纤维的情况，皮/芯结构可产生高纤维原纤状结构。如WO 94/17136所述，当这种长丝沿粗糙表面通过时，会出现这种原纤状结构。这会带来加工问题，例如当加工由这些长丝制得的纱线以用作增强材料，如将纱线制成帘子线时，当原纤状结构可导致形成绒毛时，该绒毛会导致形成更低帘子线强度的不规则帘子线。US-A-4,464,323公开了40根长丝的纤维素长丝纱线，各长丝具有高断裂强度(＞1000mN/特)。这些长丝通过各向异性溶液纺丝制备。然而，由于长丝根数非常低并且纱线制备方法如此复杂以至阻碍了经济上有利规模地生产，因此纱线不适合工业规模上使用。从上述文献显而易见，可通过含纤维素的各向异性溶液纺丝制备高强度纤维素长丝。目前，仅工业上使用的市购纤维素纱线是由粘胶法制备的。这些纱线通常含有1000或更多根长丝并具有400至550mN/特的断裂强度。这些纱线通常具有弹性模量，特征在于其强度在伸长1％(TASE1％)时低于100mN/特。这些纱线由光学各向同性溶液纺丝制备，同时长丝的形态不沿长丝轴假周期性变化。对于大多数用作增强材料的纤维素纱线，纱线被加工为帘子线，这些帘子线通常含有两股或三股捻合的加捻纱线。实际上，捻系数起到测量帘子线结构中纱线圈数的作用。捻系数可由每单位长度帘子线的重量(所谓线密度)和每单位长度帘子线中的圈数确定。由一种及相同类型的纱线制造帘子线过程中，捻系数随每单位长度的圈数增加而增加。当由加捻纱线制备帘子线时，纱线通常以这样的纺丝捻合，即使帘子线中每单位长度的圈数与形成帘子线的纱线中每单位长度的圈数相同，条件是其中捻合加捻长丝的方向与纱线加捻的方向相反。按照这种方式形成所谓的对称帘子线。此外，还可形成非对称帘子线。已发现，由纤维素纱线制得的帘子线的断裂力随捻系数增加而降低。然而，还发现捻系数因帘子线上动态压缩荷载(疲劳)而影响抗疲劳性。通常，在所谓的GBF(Goodrich Block Fatigue)试验中，疲劳性随捻系数增加而增加。若使用的纤维素纱线作为增强材料涉及其可能暴露于动态荷载下，例如当它被用作气胎中的增强材料时，帘子线的捻系数通常为其中帘子线显示良好疲劳性并具有足够高断裂力时的捻系数。实际上，已发现对于用于客车轮胎的帘子线使用180至280的标称捻系数。帘子线在捻系数为200时的断裂力可用作表示帘子线实际实用性的测量值。由粘胶法制备的工业用纤维素纱线在捻系数为200时通常具有不大于400mN/特的帘子线强度(即帘子线断裂强度)。对具有更高纱线强度和帘子线强度的工业用纤维素纱线已企盼很长时间了。本专利技术的纱线可满足这种要求。本专利技术由开始自然段描述的一种纱线构成，该纱线可制成捻系数2 00时断裂强度大于450mN/特的帘子线，其中形成纱线的长丝不具有沿长丝轴假周期变化的形态。这种纤维素长丝纱线可通过纤维素在磷酸中的光学各向异性溶液(含至少8wt％的纤维素)纺丝制备。优选的是，溶液含10至30wt％，优选12.5至25wt％，更优选15至23wt％的纤维素。这种溶液可通过将纤维素和含水的溶剂与无机含磷酸和/或其酸酐在设备中混合，其中通过设备中的混合器和捏合器产生的剪切力可以进行充分混合，溶液的94-100wt％的组分由纤维素、无机含磷酸和/或其酸酐和水构成。溶剂由65-80wt％五氧化二磷和残余水构成(按无机含磷酸、其酸酐和水的总重量计算)。溶液通过所谓气隙纺丝法纺丝，其中将溶液强制通过喷丝板并将挤出物通过气隙，然后在温度低于20℃的凝固剂中凝固，凝固剂为(例如)丙酮。然后将如此制得的纱线(例如)用水洗涤，干燥并卷绕。洗涤步骤后接着将所得纱线立即进行中和，使用的中和剂特别可为NaOH、KOH、LiOH、NaHCO3、Na2CO3、NH4OH、乙醇钠或甲醇钠。洗涤和中和步骤后，纤维优选含有尽可能最低量的残余磷(P)。该方法还描述于本申请人的专利申请WO 96/06207和WO 96/6208中。为适合在工业上使用，本专利技术的纱线含大于400根长丝，优选大于500根长丝，更优选大于1000根长丝。含有大于1000根长丝的纱线可由数股纱线构成。例如，含1000根长丝的纱线可通过4股各含375根长丝的纱线(经诸如重绕)结合构成。然而，这不是获得纱线的优选方式，含所需长丝数的纱线由一步纺丝制得。长丝数对于在工业上应用特别重要，因为在这些情况下，不仅纱线的断裂强度(单位mN/特)重要，而且绝对断裂力(N)同样重要。例如，由平均线密度1.6分特的50根长丝制备的断裂强度750mN/特的纱线将具有6.0N的绝对断裂力。由平均线密度1.6分特(dtex)的1500根长丝制备的相同断裂强度的纱线将具有180N的绝对断裂力。本专利技术的纱线具有至少600mN/特，但优选大于750mN/特，更优选大于850mN/特的断裂强度。由本专利技术的纱线制备的帘子线在捻系数200时具有至少450mN/特，但优选大于500mN/特的断裂强度。除了具有较高的断裂强度外，已发现由本专利技术纱线制备的帘子线具有比用于工业上的由公知纤维素纱线制备的帘子线更高的弹性模量(以TASE1％表示)。由本专利技术纱线制备的帘子线在捻系数200时具有的TASE 1％至少为30mN/特，更优选大于35mN/特。本专利技术的纱线可用作可承受动态机械荷载的制品如软管、V型皮带、输送带和车辆轮胎的增强材料。高断裂强度和高模量使纱线特别适合用作软管的增强材料。由于由纱线制备的帘子线的有益性能，该纱线还特别适合在车辆轮胎如轿车、卡车和飞机轮胎中用作增强材料。该纱线特别适合在车辆轮胎的帘布层中用作增强材料。该纱线构成目前用于工业中的纱线如聚酰胺纱线、聚酯纱线、芳酰胺纱线和人造丝的一种替换物。若纱线在承受动态机械荷载的橡胶制品中用作增强材料，则它通常以帘子线形式使用。这种帘子线可用间苯二酚甲醛胶乳(RFL)在水中的分散体处理，以改进橡胶与纱线的粘结性。此外，可将纱线或帘子线在用RFL分散体处理前加工成织物，然后在此情况下可将织物用RFL分散体处理。加工成帘子线并用RFL分散体处理后，本专利技术的纱线显示与橡胶特别好的粘结性。这种粘结性是这样的在所谓“拉脱试验”中，从一小橡胶块中拉出处理过的帘子线，帘子线某些时候在橡胶块外面断裂。在处理过的帘子线与橡胶之间较差粘结性的情况下，处理过的帘子线将在所谓“拉脱试验”中从橡胶块中拉出来。“拉脱试验”可按照ASTM D 2229-93a(钢丝轮胎帘子线与橡胶之间粘结性的标准试验方法)，其中用由本专利技术纱线制备的帘子线代替钢丝帘子线。还发现本专利技术纱线的强度不特别依赖于含湿量。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：H·马特曼，E·W·C·比洛恩，F·艾尔肯克，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔公司，
类型：发明
国别省市：