精制多糖类纤维的制造方法、精制多糖类纤维和轮胎的制作方法

精制多糖类纤维的制造方法、精制多糖类纤维和轮胎的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及精制多糖类纤维的制造方法、精制多糖类纤维和轮胎。
[0002] 要求对2013年5月21日提交的日本专利申请No. 2013-107372的优先权，其内容 作为参考并入此处。
【背景技术】
[0003] 精制纤维素纤维具有例如优异的尺寸稳定性、高接着性和展示出低的温度依赖性 的弹性模量（弹性模量根据温度的变化而变化）等的优势。精制纤维素纤维容易通过将溶 解的纤维素原料经过水、醇、或水和离子液体的水溶液来生产。在专利文献1和2中报道了 通过使用此类离子液体的纤维素的纺丝。可以说，通过使用离子液体获得的精制纤维素纤 维的制造方法是对环境施加轻的负担的方法。
[0004]通常，在轮胎中，将精制纤维素纤维加捻，制成帘线，并且进行粘接处理。之后，将 该纤维覆盖有橡胶，并且以纤维-橡胶复合体的形式使用。在轮胎中，为了补强橡胶的目 的，主要使用纤维。因此，优选的是，纤维具有高的韧度（toughness)。纤维的韧度越高，用 于轮胎的纤维的量可以更多地降低。结果，轮胎的重量和滚动阻力可以降低。
[0005] 另外，如果纤维的使用量可以降低，则制造轮胎所需要的材料的量和能量可以降 低。
[0006]引用列表[0007] 专利f献
[0008][专利文献1]中国专利No. 101328626
[0009][专利文献 2]PCT国际公布No.TO2011/048608

【发明内容】

[0010]发明要解决的问题
[0011] 当进行湿式纺丝或干湿式纺丝时，多糖类从纤维（长丝）的外部起固体化。因此， 当从其截面方向观察纤维时，纤维内侧的结构趋于容易不同于纤维外侧的结构（容易形成 所谓的皮芯结构）。具有皮芯结构的纤维具有低的韧度，并且使用这样的纤维的轮胎展示出 不良的轮胎特性。
[0012] 在其中多糖类溶液与含有离子液体的固体化液体接触并且将多糖类进行湿式纺 丝或干湿式纺丝的精制多糖类纤维的制造方法中，离子液体通过从在固体化槽中保持的固 体化液体回收并且再用于纺丝来循环利用。因为回收效率对纤维的生产性产生大的影响， 优选回收效率尽可能高。本发明的发明人发现：在固体化液体中的离子液体的浓度与回收 效率紧密相关。根据在专利文献1中记载的发明，通过调节离子液体的浓度，可以实现优异 的纤维的物性（高的韧度?高的伸长率）。然而，在该发明中，没有考虑上述昂贵的离子液 体的回收效率。因此，该发明具有在纤维的物性和生产成本方面的问题。
[0013]根据在专利文献2中记载的发明，通过规定离子液体的浓度并且通过将从多糖类 溶液以纤维的形式挤出的部位到挤出的多糖类溶液与固体化液体接触的部位的距离（气 隙距离（Air-gapdistance))设定为Omm至50mm，可以实现优异的纤维的物性。然而，在该 发明中，没有考虑回收效率与纤维的物性之间的相容性。因此，该发明具有在纤维的物性和 生产成本方面的问题。
[0014] 本发明的发明人也发现：在固体化液体中的离子液体的浓度与纤维的成形性紧密 相关。
[0015] 在上述环境下做出本发明，并且其目的是提供一种精制多糖类纤维的制造方法， 所述精制多糖类纤维在离子液体的回收效率方面优异并且具有高的韧度和高的断裂伸长 率程度；通过使用所述制造方法制造的精制多糖类纤维；和使用所述精制多糖类纤维的轮 胎。
[0016] 用于解决问题的方案
[0017] 本发明提供了具有以下特性的精制多糖类纤维的制造方法、精制多糖类纤维和轮 胎。
[0018] (1)-种精制多糖类纤维的制造方法，其包括：使通过将多糖类原料溶解在含有 离子液体的液体中获得的多糖类溶液与含有离子液体的固体化液体接触；并且对多糖类进 行干湿式纺丝，其中在所述固体化液体中的离子液体的浓度是〇. 4重量％至70重量％，并 且从所述多糖类溶液以纤维形式挤出的部位到挤出的多糖类溶液与所述固体化液体接触 的部位的距离D是50mm至120mm〇
[0019] (2)根据（1)所述的精制多糖类纤维的制造方法，其中在所述固体化液体中的离 子液体的浓度是20重量％至40重量％。
[0020] (3)根据（1)或（2)所述的精制多糖类纤维的制造方法，其中在所述多糖类溶液中 的离子液体和在所述固体化液体中的离子液体各自由阳离子部分和阴离子部分组成，并且 阴离子部分包含选自由以下式（C2)表示的亚膦酸根离子（phosphinateion)、膦酸根离子 和磷酸根离子组成的组的一种以上的离子。
[0021]
[0022] [在式中，X1和X2各自独立地表示氢原子、羟基、或具有1至4个碳原子的烷氧 基。]
[0023] (4)根据（13)所述的精制多糖类纤维的制造方法，其中所述阳离子部分是由以下 式（C1)表示的咪唑鑰离子。
[0024]
[0025][在式中，R1表示具有1至4个碳原子的烷基或具有2至4个碳原子的烯基；R2表 示氢原子或甲基；并且R3表示具有1至8个碳原子的烷基或具有2至8个碳原子的烯基。]
[0026] (5)根据⑴至⑷任一项所述的精制多糖类纤维的制造方法，其中在所述多糖类 溶液中的离子液体和/或在所述固体化液体中的离子液体是1-乙基-3-甲基咪唑鑰二乙 基磷酸盐。
[0027] (6) -种多糖类纤维，其通过使用根据（1)至（5)任一项所述的精制多糖类纤维的 制造方法来制造。
[0028] (7) -种轮胎，其使用通过将根据（6)所述的精制多糖类纤维与橡胶材料复合获 得的纤维-橡胶复合体。
[0029] 发明的效果
[0030] 根据本发明的精制多糖类纤维的制造方法，可以制造如下的精制多糖类纤维：在 离子液体的回收效率方面优异并且具有高的韧度和高的断裂伸长率程度。因此，可以降低 环境负担。
[0031]另外，因为本发明的轮胎使用本发明的精制多糖类纤维，所以轮胎表现出优异的 轮胎性能。
【附图说明】
[0032] 图1是示出对多糖类进行干湿式纺丝的方法的实例的示例性截面图。
【具体实施方式】
[0033][精制多糖类纤维]
[0034] 首先，将描述本发明的精制多糖类纤维的制造方法。
[0035] 本发明的精制多糖类纤维的制造方法是使通过将多糖类原料溶解在含有离子液 体的液体中获得的多糖类溶液引入含有离子液体的固体化液体，并且对多糖类进行干湿式 纺丝的方法。在该方法中，在固体化液体中的离子液体的浓度是0. 4重量％至70重量％， 并且从多糖类溶液以纤维形式挤出的部位到挤出的多糖类溶液与固体化液体接触的部位 的距离D是5Ctam至12Ctam〇
[0036] 在用于本发明的多糖类原料（含有多糖类的原料）中的多糖类的实例包括：纤维 素；纤维素衍生物例如乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维 素、硝基纤维素和阳离子化纤维素；阿拉伯树胶；角叉菜胶类例如k-角叉菜胶、i-角叉菜 胶和A_角叉菜胶；瓜耳胶；刺槐豆胶；果胶；黄蓍胶；玉米淀粉；磷酸化淀粉；微生物系多 糖类例如黄原胶和糊精。其中，优选使用纤维素。
[0037] 在多糖类原料中的多糖类的实例还包括甲壳质。甲壳质可以是天然甲壳质或再生 甲壳质。天然甲壳质的实例包括：包含于昆虫的外壳、例如虾和蟹等的甲壳纲的壳体、和例 如蘑菇等的植物中的甲壳质。
[0038] 在本发明中，对纤维素原料没有特别限制，只要其含有纤维素即可；并且其可以是 来源于植物、动物或微生物的纤维素原料。另外，纤维素原料可以是再生纤维素原料。
[0039] 来源于植物的纤维素原料的实例包括：来源于天然植物例如木材、棉、麻和其它植 物和树木的未加工的纤维素原料；和来源于预加工的植物例如稻草、蔗渣、纸浆、木粉、木肩 和纸制品的加工后的纤维素原料。
[0040] 天然植物的实例包括针叶树、阔叶树、单子叶植物、双子叶植物、和竹子等。
[0041] 来源于动物的纤维素原料的实例包括来源于海鞘的纤维素原料。
[0042] 来源于微生物的纤维素原料的实例包括通过属于气杆菌属、醋菌属、无色杆菌属、 土壤杆菌属、产碱杆菌属（Alacaligenes)、固氮菌属、假单胞菌属、根瘤菌属或八叠球菌属 等的微生物制造的纤维素原料。
[0043] 再生纤维素原料的实例包括：将前述来源于植物、动物或微生物的纤维素材料通 过例如粘胶法等的已知方法再生而获得的纤维素原料。
[0044] 其中，作为在本发明中的纤维素原料，优异地溶解在离子液体中的纸浆是优选的。
[0045] 在本发明中，在将含有纤维素等的多糖类原料溶解在含有离子液体的液体中之 前，为了改善在离子液体中的多糖类原料的溶解性的目的，对多糖类原料可以进行预处理。 具体地，作为预处理，可以进行干燥处理、例如粉碎和研磨等的物理粉碎处理、和使用酸或 碱的化学改性处理等。这些全部可以通过传统方法来进行。
[0046] 在本发明中，离子液体是指在接近于室温的温度下为液体并且单独由离子组成的 溶剂。在离子液体中，阳离子部分和/或阴离子部分由有机离子构成。在本发明中，选择离 子液体，其从多糖类的溶解性，在溶解多糖类时的多糖类的分子量的降低程度，和离子液体 的浓度、熔点、热稳定性和安全性的观点，是优选的。
[0047] 离子液体由阳离子部分和阴离子部分组成。对离子液体的阳离子部分没有特别限 制，并且可以使用通常用于离子液体的阳离子部分的离子。
[0048] 这些离子中，将含氮的芳香族离子、铵离子和鱗离子等列举