Study of chemical dispersion and content formulations applied on textile technology

Abstract

Os pneus são estruturas muito mais complexas do que aparentam, dentro da borracha superficial existem várias camadas e entre elas encontram-se os reforços têxteis. Estas fibras precisam de ser ligadas à borracha, e o sistema mais utilizado consiste em imersão numa solução RFL. Embora presente na indústria há muitos anos, há sempre espaço para melhorias e esse foi um dos objetivos desta tese: a introdução de um segundo catalisador, NaOH, com variações adicionais no agente reticulante e na quantidade de catalisador, e a substituição total do catalisador utilizado em produção por NaOH. Todas estas variações foram feitas para cordas de poliéster e híbridas, e as respostas foram bastante semelhantes entre reforços. Análises ATR-FTIR foram feitas a soluções com diferentes quantidades de agentes reticulante para verificar o impacto do mesmo a nível molecular, o que permitiu verificar um aumento na substituição do anel aromático. Como mencionado anteriormente, RFL tem sido a soluções escolhida há mais de 80 anos, mas a sua composição química está cheia de reagentes nocivos e uma alternativa sem RF está agora em desenvolvimento na C-ITA. A substituição de formaldeído e resorcinol por isocianatos e epóxidos está a preparar o caminho para um futuro mais sustentável, e várias construções de poliéster foram impregnadas com esta nova tecnologia que deu alguns níveis de aderência superiores à referência RFL. Ao longo da tese foram encontrados alguns retrocessos, e foi procurada uma explicação através de estudos de resíduos, análises 1H-RMN e ATR-FTIR nas cordas e em material extraído do acabamento das mesmas, com ambas as análises a fornecerem muito pouco esclarecimento. As cordas foram também mecanicamente otimizadas através de variações das condições de estiramento.

Tires are far more complex than they appear, within the apparent rubber there are several layers and among them textile reinforcement lie. These fibres need to be linked with the rubber compound, and the most available technology is through dipping in a resorcinol-formaldehyde-latex (RFL) solution. Although present in the industry for many years, there is always room for improvement and that was one of the goals in this thesis: the introduction of a second catalyst, NaOH, with additional formaldehyde and catalyst variations, and the full replacement of the actual catalyst by NaOH. All these variations were made to polyester and nylon PA6.6/aramid-hybrid cords, and responses were quite similar between reinforcements. ATR-FTIR analysis were made to dips with increased formaldehyde amount to verify the impact of crosslinker at the molecular level, and it allowed for verification of increased aromatic ring substitution. As forementioned, RFL has been the dip choice for over 80 years, but considering that resorcinol and formaldehyde are harmful reagents, a RF-free alternative is now in development at C-ITA. The replacement of formaldehyde and resorcinol with isocyanates and epoxides is paving the way for an eco-friendlier future, and several polyester constructions were dipped with this new technology which gave some adhesion levels higher than the RFL reference. Some step backs were found, and an explanation was searched for through residue studies, 1H-NMR and ATR-FTIR analyses to the cords and spin finish extractions, with both analyses providing very little enlightenment. Cords were also optimized mechanically through stretch settings variations.