Sustitución de productos químicos tóxicos en la fabricación de neumáticos y cintas transportadoras

Los nuevos promotores de la adherencia se basan en materias primas naturales

12.04.2022 - Alemania

La calidad de los sistemas compuestos formados por cordones de fibras de alta resistencia, como el poliéster, la aramida o la poliamida, y materiales de matriz de caucho viene determinada en gran medida por las propiedades de adhesión de las fibras a la matriz. En el proceso de fabricación establecido, se utilizan promotores de adhesión hechos de resorcinol-formaldehído-látex (RFL) para mejorar las propiedades de adhesión. Los investigadores del DITF están mostrando formas de sustituir el nocivo formaldehído por sustancias técnicamente equivalentes e inocuas para la salud.

En los neumáticos de los coches, las cintas transportadoras y las correas trapezoidales, así como en muchas aplicaciones de la fabricación de productos técnicos, los materiales de caucho se refuerzan con cuerdas. Se utilizan fibras de alta resistencia de poliéster, poliamida o aramida. Proporcionan la resistencia y rigidez necesarias al conjunto del compuesto y contrarrestan las fuerzas externas. Como resultado, la deformación, el alargamiento y la torsión del material pueden mantenerse bajos.

Sin embargo, estas exigencias al material compuesto de fibras sólo pueden cumplirse si existe una resistencia adhesiva suficientemente alta entre las fibras y la matriz (de caucho o caucho). De lo contrario, es de esperar que se produzca una delaminación del material compuesto, que se construye en capas alternas de tejido y caucho. La consecuencia sería el fracaso del material.

La adhesión se incrementa mediante el uso de promotores de adhesión. Los productos químicos basados en el látex de formaldehído-resorcinol (RFL) han demostrado su eficacia. Se aplican a las fibras en forma de los llamados "dips" y garantizan una mejora significativa de su adhesión a la matriz de caucho. El RFL está establecido como promotor de la adherencia, pero tiene un inconveniente importante: desde 2014, el formaldehído ha sido clasificado por la UE como manifiestamente cancerígeno y mutagénico. Por ello, la industria química busca urgentemente alternativas inocuas para la salud.

DITF ha abordado el problema y ha desarrollado un nuevo sistema de revestimiento sin formaldehído. Se basa en la sustancia hidroximetilfurfural (HMF), que puede extraerse de la madera. El HMF se forma durante la descomposición térmica de los carbohidratos. Se encuentra en muchos alimentos tratados térmicamente, como la leche, el café o los zumos de fruta, y no se considera que plantee ningún problema de salud según los conocimientos científicos actuales.

Los baños de HMF desarrollados en el DITF también son prometedores desde el punto de vista técnico: En el caso de los hilos de poliamida 6.6, basta con una simple impregnación para conseguir la mejora de la adherencia deseada. Los hilos de poliéster o aramida requieren un tratamiento previo adicional con plasma o un acabado con sol-gel para lograr la mejora de la adherencia necesaria. La aplicación de la inmersión HMF es posible en las mismas condiciones y con la misma tecnología utilizada para las inmersiones RFL. Por lo tanto, en este momento no se requiere ninguna inversión adicional para sustituir el promotor de adherencia en la producción.

Las ventajas ya demostradas deben ampliarse. La sustitución del resorcinol en la formulación de los dips es el siguiente objetivo de investigación. Esto se debe a que el resorcinol también tiene un efecto tóxico en los seres humanos. En colaboración con socios industriales, se está investigando hasta qué punto el resorcinol puede ser sustituido por la lignina. La particularidad de la lignina utilizada es que se obtiene de plantas anuales. Por lo tanto, a diferencia de la lignina de la madera, que se utiliza con frecuencia, es mucho más activa desde el punto de vista químico y ofrece un mayor potencial para su transformación en un promotor de la adherencia técnicamente ventajoso.

Ambos enfoques para sustituir los productos químicos de los promotores de adherencia por sustancias inocuas para la salud llevan implícita la idea de una gestión sostenible: los nuevos promotores de adherencia fabricados con HMF y lignina se basan en materias primas naturales. Resolver el problema dentro de una aplicación exigente y técnica, respetando al mismo tiempo los aspectos de sostenibilidad, refleja los compromisos de la investigación con las exigencias de la sociedad. Para la pequeña y mediana industria, los resultados de la investigación proporcionan la base para las innovaciones y, por tanto, una ventaja real en la competencia internacional.

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