DITF: Sostituzione di sostanze chimiche tossiche nella produzione di pneumatici e nastri trasportatori

DENKENDORF, Germania — 7 aprile 2022 — La qualità dei sistemi compositi costituiti da corde di fibre ad alta resistenza come poliestere, aramide o poliammide e materiali di matrice in gomma è in gran parte determinata dalle proprietà di adesione delle fibre alla matrice. Nel processo di produzione consolidato vengono utilizzati promotori di adesione in lattice di resorcinolo-formaldeide (RFL) per migliorare le proprietà di adesione. I ricercatori del DITF stanno mostrando come sostituire la formaldeide dannosa con sostanze tecnicamente equivalenti e innocue per la salute.

Negli pneumatici per auto, nei nastri trasportatori e nelle cinghie trapezoidali, nonché in molte applicazioni nella produzione di prodotti tecnici, i materiali in gomma sono rinforzati con cord. Vengono utilizzate fibre ad alta resistenza in poliestere, poliammide o aramide. Forniscono la resistenza e la rigidità necessarie del composito complessivo e contrastano le forze esterne. Di conseguenza, la deformazione, l'allungamento e la torsione del materiale possono essere mantenuti bassi.

Tuttavia, questi requisiti per il materiale composito in fibra possono essere soddisfatti solo se esiste una forza adesiva sufficientemente elevata tra le fibre e la matrice (in gomma o caucciù). In caso contrario è prevedibile la delaminazione dei materiali compositi costituiti da strati alternati di tessuto e gomma. La conseguenza sarebbe il fallimento materiale.

L'adesione viene aumentata mediante l'uso di promotori di adesione. I prodotti chimici a base di lattice di formaldeide-resorcinolo (RFL) si sono dimostrati efficaci. Vengono applicati sulle fibre sotto forma di cosiddetti dip e garantiscono che la loro adesione alla matrice di gomma sia notevolmente migliorata. RFL è riconosciuto come promotore di adesione, ma presenta un notevole inconveniente: dal 2014 la formaldeide è stata classificata dall'UE come cancerogena e mutagena in modo dimostrabile. L’industria chimica è quindi alla ricerca urgente di alternative innocue per la salute.

DITF ha affrontato il problema e ha sviluppato un nuovo sistema di rivestimento privo di formaldeide. Si basa sulla sostanza idrossimetilfurfurale (HMF), che può essere estratta dal legno. L'HMF si forma durante la decomposizione termica dei carboidrati. Si trova in molti alimenti trattati termicamente come latte, caffè o succhi di frutta e, secondo le attuali conoscenze scientifiche, non sembra causare problemi alla salute.

I dip HMF sviluppati al DITF sono promettenti anche dal punto di vista tecnico: nel caso dei filati in poliammide 6.6 è sufficiente una semplice impregnazione per ottenere il miglioramento dell'adesione desiderato. I filati in poliestere o aramide richiedono un ulteriore trattamento preliminare al plasma o una finitura sol-gel per ottenere il necessario miglioramento dell'adesione. L'applicazione della dip HMF è possibile alle stesse condizioni e con la stessa tecnologia utilizzata per le dip RFL. A questo punto non è quindi necessario alcun ulteriore investimento per sostituire il promotore di adesione in produzione.

I vantaggi già dimostrati devono essere ampliati. La sostituzione del resorcinolo nella formulazione per immersione è il prossimo obiettivo della ricerca. Questo perché il resorcinolo ha un effetto tossico anche sull’uomo. Attualmente si sta studiando in collaborazione con partner industriali in che misura il resorcinolo possa essere sostituito dalla lignina. La particolarità della lignina utilizzata è che viene ottenuta da piante annuali. Pertanto, a differenza della lignina del legno frequentemente utilizzata, è chimicamente molto più attiva e offre maggiori potenzialità per l'ulteriore trasformazione in un promotore di adesione tecnicamente vantaggioso.

Entrambi gli approcci alla sostituzione delle sostanze chimiche nei promotori di adesione con sostanze innocue per la salute portano avanti l'idea di una gestione sostenibile: i nuovi promotori di adesione in HMF e lignina si basano su materie prime naturali. Risolvere il problema all’interno di un’applicazione tecnica impegnativa rispettando al tempo stesso gli aspetti di sostenibilità riflette l’impegno della ricerca nei confronti dei requisiti sociali. Per la piccola e media industria i risultati della ricerca costituiscono la base per le innovazioni e quindi un reale vantaggio nella concorrenza internazionale.