[发明专利]一种纤维素复丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种物理性质均匀的纤维素复丝，特别是用作工业材料(优选为轮胎帘线)的纤维素复丝，其按照下述步骤制造而成：通过用液态浓缩N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)使纤维素粉末溶胀来制备均质的纤维素溶液；用带有500-2000个喷丝孔的喷丝板将该纤维素溶液挤压纺丝而穿过气隙，待该纺出的纤维素溶液凝固后即得到复丝；以及在水洗、干燥和用油剂处理后，将该复丝卷绕起来。

本发明还涉及一种包含500-2000根长丝的纤维素纤维，所述长丝的特征在于：每股复丝的强度为4-9g/d，断裂伸长率为4％-15％，比断裂时间(specific breaking time)为3-33秒/旦，并且该复丝整体上具有均匀的物理性质。更具体地说，本发明涉及一种用作工业材料的纤维素复丝，其中，将该复丝分成三部分后，从其中的每一部分中选出的每100根单丝都具有下列性质：a)平均强度为3-9g/d，平均断裂伸长率为7％-15％，平均双折射率为0.035至0.055，b)所述三部分在平均强度方面的差别为小于1.0g/d、在平均断裂伸长率方面的差别为小于1.5％、在平均旦数方面的差别为小于0.7旦，c)所述三部分在平均强度、平均断裂伸长率和平均旦数方面的CV(变异系数)(％)均为小于10％，以及d)所述三部分的平均双折射率的差异为小于0.004。

背景技术

由纤维素和NMMO所制造的纤维素纤维用于在生产过程中需要纤维素纤维的多个领域中，因为在纤维素纤维的制造过程中所用的所有溶剂都是被重复利用的，因此纤维素纤维的生产是一个无污染的过程，并且所制造出的纤维具有高的机械强度，此外，参见以下专利文献：欧洲专利EPO No.0356419，描述了一种采用氧化胺和NMMO制备的纤维素溶液；美国专利No.4246221，公开了一种用氧化叔胺来制备纤维素溶液的方法，根据上述美国专利No.4246221，使用一种成形用装置(例如喷丝头)将所述纤维素溶液纺丝而形成长丝，然后将该长丝投入到浴槽中而使之经过凝固浴，最终得到含有水分的溶胀的纤维素。但是，上述方法对于从溶解到纺丝的过程需要较长时间，这样，由于工艺过程耗时较长而引起的热分解会造成物理性质降低。而且，上述方法的能耗也较大，以至于不可避免地导致生产成本高。

另一方面，H.Chanzy等人(Polymer第31卷第400-405页，1990年)制备了一种强度为56.7cN/tex、断裂伸长率为4％的纤维素纤维，该纤维通过以下方法制成：将DP5,000的纤维素溶解在NMMO中制成纤维素溶液，将氯化铵或者氯化钙加入到该纤维素溶液中，然后将所得物纺丝而穿过气隙，但是这种纤维素纤维的制造方法难以用于商业，这是因为长丝的根数只有1根，而且沿轴向取向的原纤呈片状剥落。

参考其它的在先发明，美国专利No.5,942,327中描述了一种强度为50-80cN/tex(5.7-9.1g/d)、断裂伸长率为6％-25％、单丝细度为1.5dtex的纤维素纤维，该纤维通过以下方法制成：将溶解有DP1,360纤维素的NMMO水溶液纺丝而穿过气隙，但是长丝的根数只有50根。考虑到用作工业材料的长丝的根数一般应该为约1000根(1,500旦)，所以上述这种纤维素纤维的制造方法难以用于商业，这是因为：(a)从制造工艺上来说，必须将溶剂有效地除去；(b)从物理性质上来说，内皮的性能要增大到足以能抵抗重复疲劳的作用。

通常，从技术上来说，在实施纺丝工艺时，每个喷丝板中有500-2,000个喷丝孔的纺丝过程比每个喷丝板中有50个喷丝孔的纺丝过程要难得多。其原因是：随着喷丝孔的数目的增加，纺丝压力的均匀调节会越来越难，从而难以设计喷丝板和分配板，特别是难以针对所有这500-2,000根长丝来调节用于使这些长丝在气隙中被均匀冷却的条件，并且难以调节使这些长丝受到均匀地清洗和干燥的条件，所以，就很难使所有的长丝具有高于某一水平的物理性质并且具有均匀的物理性质，因此，根据美国专利No.5,942,327的50根长丝所具有的物理性质就用作工业材料来说是不够的。

特别是，因为长丝根数的增加会影响工艺的稳定性(这涉及到从喷丝板纺出的长丝发生粘连的现象)和实施气隙纺丝时的效率，所以分配板(用于将纤维素溶液均匀地分布在喷丝板上)中的孔数、孔间距和孔径、以及喷丝板的外径和喷丝孔的直径与间距都是非常重要的。

如上所述，在长丝根数增加的情况下，就气隙的长度、冷却空气的吹风条件、凝固溶液的方向和纺丝速度来说，需要一种新的纺丝设计，根据该设计的不同，长丝的物理性质可能是不相同的。