Study of dip stabilization and shelf life

Abstract

Polymeric textile reinforcements are semi-finished goods for tyres and car interiors. Adhesion is an important factor in textile-rubber composites to ensure overall tyre performance and safety. Resorcinolformaldehyde latex (RFL) adhesives have proven their reliability for more than 80 years, however, the ingredients involved are considered potentially harmful to health and the environment. In this master dissertation developed at Continental – Indústria Têxtil do Ave S.A. the main goal was to evaluate the stability of textile mechanical properties over natural aging to prove the potential of new adhesive technologies as sustainable alternatives to RFL. Experimental rayon dip A and B delivered excellent mechanical stability under bag or rubberized conditioning. Adhesion stability of dip A was superior in rayon 1840x2 than in 2440x2 constructions, which may be ascribed to the low twist level and type of finishing given to the latter. As for experimental polyamide dips, force-elongation and thermal shrinkage properties were stable and comparable to those of the RFL reference. Although poor adhesion stability was detected during natural and accelerated aging, FTIR surface analysis showed no proof of major oxidation of polyamide 6.6. Also, the increased adhesion properties after accelerated aging discarded inefficiency of the dip formulation as the cause for adhesion failure, but it questioned the ability of the actual curing settings to suffice for durable adhesion between the textile and dip. Adding a cure station to the dipping process has been proven to enhance adhesion without endangering breaking force. Another goal was focused on the reliability of standard accelerated tests to speed up effects of natural aging. Although the designed experiment did not allow prediction of accelerated critical settings, valuable lessons to improve future experiments addressing this subject were drawn from the results. Moreover, the whitish appearance of RF-free dips enables textile dyeing for processing and marketing purposes; hence some colour options were inspected. The lowest pigment amount was selected for further development because risks to product performance and costs in reagents were reduced. Also, it creates light-coloured textiles which are preferred in C-ITA’s industrial processing and quality control. Finally, because the first check of settings for the eco-friendlier RF-free solutions showed the need of improvement due to foam issues in production, the utility of defoamers was to be studied. Despite the challenging boundary conditions caused by the Covid-19 outbreak, considerable progress has been achieved on this topic. In particular, considerations on the experimental planning of defoamer efficiency tests and production simulation studies were described as suggestions for future work.

Os reforços poliméricos têxteis são produtos com aplicação em pneus e interiores de automóveis. A aderência do têxtil à borracha é crítica para o bom desempenho e a segurança dos pneus. Há mais de 80 anos que adesivos à base de resorcinol-formaldeído e latex (RFL) têm provado a sua fiabilidade, mas alguns ingredientes contidos na sua receita são potencialmente perigosos para a saúde e o ambiente. Nesta dissertação, desenvolvida na Continental - Indústria Têxtil do Ave S.A., o principal objetivo foi avaliar a estabilidade das propriedades mecânicas de têxteis impregnados ao longo do seu envelhecimento natural de modo a comprovar o potencial de novas tecnologias adesivas como alternativas sustentáveis ao RFL. Os adesivos experimentais para uso em rayon proporcionaram excelente estabilidade mecânica, sob proteção da exposição à atmosfera do laboratório. Os adesivos para uso em poliamida apresentaram força-alongamento e encolhimento térmico estáveis e comparáveis aos valores atingidos com a referência de RFL. Apesar da baixa estabilidade adesiva detetada, a análise FTIR não mostrou um grau de oxidação considerável da fibra; Ineficiência da solução adesiva foi também descartada, devido ao aumento da adesão após envelhecimento acelerado. Por outro lado, este facto colocou em causa a capacidade das condições de cura atuais para promover uma adesão estável. A adição de uma estufa à cura das cordas permitiu melhorar a adesão sem prejudicar a força de rutura. Outro objetivo focou-se na credibilidade dos testes acelerados aplicados na simulação dos efeitos do envelhecimento natural em um curto espaço de tempo. Apesar do desenho experimental não ter permitido a identificação das condições críticas de envelhecimento acelerado, foi possível recolher importantes ensinamentos para melhorar futuras experiências nesta área de estudo. A tonalidade branca dos têxteis impregnados com os novos adesivos sustentáveis possibilita a coloração dos mesmos para fins processuais e de marketing. Entre as opções exploradas, determinou-se que uma menor quantidade de pigmento é preferível, pois os custos e riscos para o desempenho do produto são diminuídos, além de serem gerados tecidos claros, ideais para o controlo de qualidade. Por fim, devido ao problema de espuma gerado na produção durante o primeiro ensaio com os novos adesivos, a utilidade de anti-espumas foi estudada. Apesar da suspensão de ensaios pela epidemia de Covid-19, um progresso considerável foi conseguido neste assunto. Em particular, considerações relativas ao planeamento experimental dos testes de eficácia de agentes anti-espuma e os estudos de simulação das condições de produção foram descritas como sugestões para trabalho futuro.