Study of dip stabilization and shelf life

Abstract

Os pneus são compósitos complexos feitos de borracha, reforços têxteis e fios de aço. Estes componentes são aplicados de forma a garantir tração, baixa resistência ao rolamento e para manter a forma e pressão no interior do pneu. A aplicação de reforços têxteis é essencial, no entanto estes não possuem afinidade química com a borracha. Isso implica que sejam impregnados com uma solução adequada para melhorar a adesão, o resorcinol formaldeído em latex (RFL). No entanto, a preparação desta solução envolve o uso de reagentes perigosos para a saúde e o ambiente e, por isso, deve ser descontinuada. Esta tese de mestrado, realizada na Continental – Indústria Têxtil do Ave, S. A., teve o objetivo de desenvolver soluções de impregnação amigas do ambiente com potencial para substituir o RFL. Para tal, foram estudadas três soluções de impregnação experimentais A, B e C, em diferentes tipos de cordas. A solução C foi usada para impregnar aramida e assim investigar as interações químicas na adesão à corda, através do uso de técnicas de caracterização. Assim, foi possível determinar que o pre dip aplicado prejudicava as propriedades mecânicas da corda e uma nova formulação foi desenvolvida de forma a evitar o seu uso. Foram também realizados testes de envelhecimento natural em cordas de rayon usando as soluções A e B. Ao fim de 3 meses, os resultados indicaram que as amostras mantiveram bons resultados quando armazenadas em sacos pretos selados ou em provetes de borracha. Um método de envelhecimento acelerado foi comparado ao de envelhecimento natural, concluindo-se que são necessários mais testes para confirmar a sua fiabilidade na simulação dos resultados obtidos naturalmente. Foi estudado envelhecimento de ambas as soluções por um período de 5 dias, indicando que estas mantiveram boa performance durante o período estudado, apesar de problemas de coagulação terem surgido após o terceiro dia. A solução B foi usada para impregnar outras fibras como tentativa de alcançar uma receita unificada e foram obtidos resultados positivos para cordas de nylon, o que não aconteceu para as cordas de aramida, poliéster e híbrido. O último capítulo foca um novo método de teste denominado de adesão em verde. Foi efetuado um breve teste de envelhecimento das amostras durante 4 dias e os resultados mostraram a importância de estabelecer um tempo específico entre a preparação e o teste da amostra devido à variação observada nos resultados com a variação do tempo.

Tires are complex composites made of rubber, textile reinforcements and steel wire. These components are applied in order to assure traction, low rolling resistance and to maintain the tire’s shape and inside pressure. The application of textile reinforcements is essential, however these do not have a chemical affinity to rubber. That means they must be dipped with an adequate solution to improve adhesion, resorcinol-formaldehyde-latex (RFL). Nevertheless, the preparation of this solution, involves the use of dangerous reagents for health and environment and, therefore, should be discontinued. This master thesis, performed at Continental – Indústria Têxtil do Ave, S. A., had the goal to develop environmentally friendly dip solutions that could potentially substitute the RFL dip. In order to achieve that, three experimental dips A, B and C were studied in different types of cords. Dip C was used to impregnate aramid cords and investigate the chemical interactions when adhering to the cord, using characterization techniques. This way it was possible to conclude that the pre activation applied was hindering the cords mechanical properties and a new formulation was developed as a way to avoid its use. Furthermore, natural aging tests were performed on rayon cords using dips A and B. After a 3- month period, results indicated that keeping the samples maintained good results when stored in sealed black bags or as rubberized samples. An accelerated aging method was compared with the natural aging, concluding that more tests are necessary to confirm its reliability in simulating natural results. Dip aging was performed on both dips for 5 days, indicating both maintain good performance throughout this time, even though coagulation problems arose after the 3rd day. Dip B was used to impregnate other fibers as an attempt to reach a unified recipe and positive results were obtained with nylon cords, although that was not the case for aramid, polyester or hybrid cords. The last chapter focuses on a new testing method called green adhesion. A brief 4-day sample aging was performed, and results showed the importance of establishing a specific time between sample preparation and sample testing due to observed variability on results with time.