DITF : remplacement des produits chimiques toxiques dans la fabrication de pneus et de bandes transporteuses

DENKENDORF, Allemagne - 7 avril 2022 - La qualité des systèmes composites constitués de cordes de fibres à haute résistance telles que le polyester, l'aramide ou le polyamide et les matériaux de matrice en caoutchouc est largement déterminée par les propriétés d'adhérence des fibres à la matrice. Dans le processus de fabrication établi, des promoteurs d'adhérence en latex de résorcinol-formaldéhyde (RFL) sont utilisés pour améliorer les propriétés d'adhérence. Les chercheurs du DITF montrent des moyens de remplacer le formaldéhyde nocif par des substances techniquement équivalentes et inoffensives pour la santé.

Dans les pneus de voiture, les bandes transporteuses et les courroies trapézoïdales, ainsi que dans de nombreuses applications dans la fabrication de produits techniques, les matériaux en caoutchouc sont renforcés par un câble. Des fibres à haute résistance en polyester, polyamide ou aramide sont utilisées. Ils fournissent la résistance et la rigidité nécessaires à l'ensemble du composite et contrecarrent les forces externes. En conséquence, la déformation, l'allongement et la torsion du matériau peuvent être maintenus à un faible niveau.

Cependant, ces exigences vis-à-vis du matériau composite fibreux ne peuvent être satisfaites que s'il existe une force d'adhérence suffisamment élevée entre les fibres et la matrice (en caoutchouc ou caoutchouc). Sinon, il faut s'attendre à un délaminage des matériaux composites, qui sont constitués de couches alternées de tissu et de caoutchouc. Une défaillance matérielle en serait la conséquence.

L'adhérence est augmentée par l'utilisation de promoteurs d'adhérence. Les produits chimiques à base de latex formaldéhyde-résorcinol (RFL) se sont avérés efficaces. Ils sont appliqués sur les fibres sous forme de dips et garantissent une amélioration significative de leur adhérence à la matrice de caoutchouc. Le RFL est établi comme promoteur d'adhérence, mais il présente un inconvénient majeur : depuis 2014, le formaldéhyde est classé par l'UE comme cancérogène et mutagène démontrable. L'industrie chimique recherche donc de toute urgence des alternatives sans danger pour la santé.

DITF s'est attaqué au problème et a développé un nouveau système de revêtement sans formaldéhyde. Il est basé sur la substance hydroxyméthylfurfural (HMF), qui peut être extraite du bois. Le HMF se forme lors de la décomposition thermique des glucides. On le trouve dans de nombreux aliments traités thermiquement comme le lait, le café ou les jus de fruits et n'est pas considéré comme posant des problèmes de santé selon les connaissances scientifiques actuelles.

Les dips HMF développés au DITF sont également prometteurs d'un point de vue technique : Dans le cas de fils en polyamide 6.6, une simple imprégnation suffit pour obtenir l'amélioration d'adhérence recherchée. Les fils en polyester ou en aramide nécessitent un traitement plasma préalable supplémentaire ou une finition sol-gel pour obtenir l'amélioration d'adhérence nécessaire. L'application du dip HMF est possible dans les mêmes conditions et avec la même technologie utilisée pour les dips RFL. À ce stade, aucun investissement supplémentaire n'est donc nécessaire pour remplacer le promoteur d'adhérence en production.

Les avantages déjà démontrés sont à développer. Le remplacement du résorcinol dans la formulation du dip est le prochain objectif de recherche. En effet, le résorcinol a également un effet toxique sur l'homme. En coopération avec des partenaires industriels, la mesure dans laquelle le résorcinol peut être remplacé par la lignine est actuellement à l'étude. La particularité de la lignine utilisée est qu'elle est issue de plantes annuelles. Ainsi, contrairement à la lignine de bois fréquemment utilisée, elle est chimiquement beaucoup plus active et offre plus de potentiel pour une transformation ultérieure en un promoteur d'adhérence techniquement avantageux.

Les deux approches de remplacement des produits chimiques dans les promoteurs d'adhérence par des substances inoffensives pour la santé véhiculent l'idée d'une gestion durable : les nouveaux promoteurs d'adhérence fabriqués à partir de HMF et de lignine sont basés sur des matières premières naturelles. Résoudre le problème dans une application technique exigeante tout en respectant les aspects de durabilité reflète les engagements de la recherche envers les exigences sociétales. Pour la petite et moyenne industrie, les résultats de la recherche constituent la base d'innovations et donc un réel avantage dans la concurrence internationale.

Publié : 7 avril 2021

Source : Instituts allemands de recherche sur les textiles et les fibres