精制多糖類纖維的制造方法、精制多糖類纖維和輪胎的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及精制多糖類纖維的制造方法、精制多糖類纖維和輪胎。
[0002] 要求對(duì)2013年5月21日提交的日本專利申請(qǐng)No. 2013-107372的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容 作為參考并入此處。
【背景技術(shù)】
[0003] 精制纖維素纖維具有例如優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性、高接著性和展示出低的溫度依賴性 的彈性模量（彈性模量根據(jù)溫度的變化而變化）等的優(yōu)勢。精制纖維素纖維容易通過將溶 解的纖維素原料經(jīng)過水、醇、或水和離子液體的水溶液來生產(chǎn)。在專利文獻(xiàn)1和2中報(bào)道了 通過使用此類離子液體的纖維素的紡絲?？梢哉f，通過使用離子液體獲得的精制纖維素纖 維的制造方法是對(duì)環(huán)境施加輕的負(fù)擔(dān)的方法。
[0004]通常，在輪胎中，將精制纖維素纖維加捻，制成簾線，并且進(jìn)行粘接處理。之后，將 該纖維覆蓋有橡膠，并且以纖維-橡膠復(fù)合體的形式使用。在輪胎中，為了補(bǔ)強(qiáng)橡膠的目 的，主要使用纖維。因此，優(yōu)選的是，纖維具有高的韌度（toughness)。纖維的韌度越高，用 于輪胎的纖維的量可以更多地降低。結(jié)果，輪胎的重量和滾動(dòng)阻力可以降低。
[0005] 另外，如果纖維的使用量可以降低，則制造輪胎所需要的材料的量和能量可以降 低。
[0006]引用列表[0007] 專利f獻(xiàn)
[0008][專利文獻(xiàn)1]中國專利No. 101328626
[0009][專利文獻(xiàn) 2]PCT國際公布No.TO2011/048608

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011] 當(dāng)進(jìn)行濕式紡絲或干濕式紡絲時(shí)，多糖類從纖維（長絲）的外部起固體化。因此， 當(dāng)從其截面方向觀察纖維時(shí)，纖維內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)趨于容易不同于纖維外側(cè)的結(jié)構(gòu)（容易形成 所謂的皮芯結(jié)構(gòu)）。具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維具有低的韌度，并且使用這樣的纖維的輪胎展示出 不良的輪胎特性。
[0012] 在其中多糖類溶液與含有離子液體的固體化液體接觸并且將多糖類進(jìn)行濕式紡 絲或干濕式紡絲的精制多糖類纖維的制造方法中，離子液體通過從在固體化槽中保持的固 體化液體回收并且再用于紡絲來循環(huán)利用。因?yàn)榛厥招蕦?duì)纖維的生產(chǎn)性產(chǎn)生大的影響， 優(yōu)選回收效率盡可能高。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：在固體化液體中的離子液體的濃度與回收 效率緊密相關(guān)。根據(jù)在專利文獻(xiàn)1中記載的發(fā)明，通過調(diào)節(jié)離子液體的濃度，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異 的纖維的物性（高的韌度?高的伸長率）。然而，在該發(fā)明中，沒有考慮上述昂貴的離子液 體的回收效率。因此，該發(fā)明具有在纖維的物性和生產(chǎn)成本方面的問題。
[0013]根據(jù)在專利文獻(xiàn)2中記載的發(fā)明，通過規(guī)定離子液體的濃度并且通過將從多糖類 溶液以纖維的形式擠出的部位到擠出的多糖類溶液與固體化液體接觸的部位的距離（氣 隙距離（Air-gapdistance))設(shè)定為Omm至50mm，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的纖維的物性。然而，在該 發(fā)明中，沒有考慮回收效率與纖維的物性之間的相容性。因此，該發(fā)明具有在纖維的物性和 生產(chǎn)成本方面的問題。
[0014] 本發(fā)明的發(fā)明人也發(fā)現(xiàn)：在固體化液體中的離子液體的濃度與纖維的成形性緊密 相關(guān)。
[0015] 在上述環(huán)境下做出本發(fā)明，并且其目的是提供一種精制多糖類纖維的制造方法， 所述精制多糖類纖維在離子液體的回收效率方面優(yōu)異并且具有高的韌度和高的斷裂伸長 率程度；通過使用所述制造方法制造的精制多糖類纖維；和使用所述精制多糖類纖維的輪 胎。
[0016] 用于解決問題的方案
[0017] 本發(fā)明提供了具有以下特性的精制多糖類纖維的制造方法、精制多糖類纖維和輪 胎。
[0018] (1)-種精制多糖類纖維的制造方法，其包括：使通過將多糖類原料溶解在含有 離子液體的液體中獲得的多糖類溶液與含有離子液體的固體化液體接觸；并且對(duì)多糖類進(jìn) 行干濕式紡絲，其中在所述固體化液體中的離子液體的濃度是〇. 4重量％至70重量％，并 且從所述多糖類溶液以纖維形式擠出的部位到擠出的多糖類溶液與所述固體化液體接觸 的部位的距離D是50mm至120mm〇
[0019] (2)根據(jù)（1)所述的精制多糖類纖維的制造方法，其中在所述固體化液體中的離 子液體的濃度是20重量％至40重量％。
[0020] (3)根據(jù)（1)或（2)所述的精制多糖類纖維的制造方法，其中在所述多糖類溶液中 的離子液體和在所述固體化液體中的離子液體各自由陽離子部分和陰離子部分組成，并且 陰離子部分包含選自由以下式（C2)表示的亞膦酸根離子（phosphinateion)、膦酸根離子 和磷酸根離子組成的組的一種以上的離子。
[0021]
[0022] [在式中，X1和X2各自獨(dú)立地表示氫原子、羥基、或具有1至4個(gè)碳原子的烷氧 基。]
[0023] (4)根據(jù)（13)所述的精制多糖類纖維的制造方法，其中所述陽離子部分是由以下 式（C1)表示的咪唑鑰離子。
[0024]
[0025][在式中，R1表示具有1至4個(gè)碳原子的烷基或具有2至4個(gè)碳原子的烯基；R2表 示氫原子或甲基；并且R3表示具有1至8個(gè)碳原子的烷基或具有2至8個(gè)碳原子的烯基。]
[0026] (5)根據(jù)⑴至⑷任一項(xiàng)所述的精制多糖類纖維的制造方法，其中在所述多糖類 溶液中的離子液體和/或在所述固體化液體中的離子液體是1-乙基-3-甲基咪唑鑰二乙 基磷酸鹽。
[0027] (6) -種多糖類纖維，其通過使用根據(jù)（1)至（5)任一項(xiàng)所述的精制多糖類纖維的 制造方法來制造。
[0028] (7) -種輪胎，其使用通過將根據(jù)（6)所述的精制多糖類纖維與橡膠材料復(fù)合獲 得的纖維-橡膠復(fù)合體。
[0029] 發(fā)明的效果
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的精制多糖類纖維的制造方法，可以制造如下的精制多糖類纖維：在 離子液體的回收效率方面優(yōu)異并且具有高的韌度和高的斷裂伸長率程度。因此，可以降低 環(huán)境負(fù)擔(dān)。
[0031]另外，因?yàn)楸景l(fā)明的輪胎使用本發(fā)明的精制多糖類纖維，所以輪胎表現(xiàn)出優(yōu)異的 輪胎性能。
【附圖說明】
[0032] 圖1是示出對(duì)多糖類進(jìn)行干濕式紡絲的方法的實(shí)例的示例性截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033][精制多糖類纖維]
[0034] 首先，將描述本發(fā)明的精制多糖類纖維的制造方法。
[0035] 本發(fā)明的精制多糖類纖維的制造方法是使通過將多糖類原料溶解在含有離子液 體的液體中獲得的多糖類溶液引入含有離子液體的固體化液體，并且對(duì)多糖類進(jìn)行干濕式 紡絲的方法。在該方法中，在固體化液體中的離子液體的濃度是0. 4重量％至70重量％， 并且從多糖類溶液以纖維形式擠出的部位到擠出的多糖類溶液與固體化液體接觸的部位 的距離D是5Ctam至12Ctam〇
[0036] 在用于本發(fā)明的多糖類原料（含有多糖類的原料）中的多糖類的實(shí)例包括：纖維 素；纖維素衍生物例如乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、甲基纖維 素、硝基纖維素和陽離子化纖維素；阿拉伯樹膠；角叉菜膠類例如k-角叉菜膠、i-角叉菜 膠和A_角叉菜膠；瓜耳膠；刺槐豆膠；果膠；黃蓍膠；玉米淀粉；磷酸化淀粉；微生物系多 糖類例如黃原膠和糊精。其中，優(yōu)選使用纖維素。
[0037] 在多糖類原料中的多糖類的實(shí)例還包括甲殼質(zhì)。甲殼質(zhì)可以是天然甲殼質(zhì)或再生 甲殼質(zhì)。天然甲殼質(zhì)的實(shí)例包括：包含于昆蟲的外殼、例如蝦和蟹等的甲殼綱的殼體、和例 如蘑菇等的植物中的甲殼質(zhì)。
[0038] 在本發(fā)明中，對(duì)纖維素原料沒有特別限制，只要其含有纖維素即可；并且其可以是 來源于植物、動(dòng)物或微生物的纖維素原料。另外，纖維素原料可以是再生纖維素原料。
[0039] 來源于植物的纖維素原料的實(shí)例包括：來源于天然植物例如木材、棉、麻和其它植 物和樹木的未加工的纖維素原料；和來源于預(yù)加工的植物例如稻草、蔗渣、紙漿、木粉、木肩 和紙制品的加工后的纖維素原料。
[0040] 天然植物的實(shí)例包括針葉樹、闊葉樹、單子葉植物、雙子葉植物、和竹子等。
[0041] 來源于動(dòng)物的纖維素原料的實(shí)例包括來源于海鞘的纖維素原料。
[0042] 來源于微生物的纖維素原料的實(shí)例包括通過屬于氣桿菌屬、醋菌屬、無色桿菌屬、 土壤桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬（Alacaligenes)、固氮菌屬、假單胞菌屬、根瘤菌屬或八疊球菌屬 等的微生物制造的纖維素原料。
[0043] 再生纖維素原料的實(shí)例包括：將前述來源于植物、動(dòng)物或微生物的纖維素材料通 過例如粘膠法等的已知方法再生而獲得的纖維素原料。
[0044] 其中，作為在本發(fā)明中的纖維素原料，優(yōu)異地溶解在離子液體中的紙漿是優(yōu)選的。
[0045] 在本發(fā)明中，在將含有纖維素等的多糖類原料溶解在含有離子液體的液體中之 前，為了改善在離子液體中的多糖類原料的溶解性的目的，對(duì)多糖類原料可以進(jìn)行預(yù)處理。 具體地，作為預(yù)處理，可以進(jìn)行干燥處理、例如粉碎和研磨等的物理粉碎處理、和使用酸或 堿的化學(xué)改性處理等。這些全部可以通過傳統(tǒng)方法來進(jìn)行。
[0046] 在本發(fā)明中，離子液體是指在接近于室溫的溫度下為液體并且單獨(dú)由離子組成的 溶劑。在離子液體中，陽離子部分和/或陰離子部分由有機(jī)離子構(gòu)成。在本發(fā)明中，選擇離 子液體，其從多糖類的溶解性，在溶解多糖類時(shí)的多糖類的分子量的降低程度，和離子液體 的濃度、熔點(diǎn)、熱穩(wěn)定性和安全性的觀點(diǎn)，是優(yōu)選的。
[0047] 離子液體由陽離子部分和陰離子部分組成。對(duì)離子液體的陽離子部分沒有特別限 制，并且可以使用通常用于離子液體的陽離子部分的離子。
[0048] 這些離子中，將含氮的芳香族離子、銨離子和鱗離子等列舉