DITF: タイヤとコンベヤベルトの製造における有毒化学物質の代替

デンケンドルフ、ドイツ – 2022 年 4 月 7 日 – ポリエステル、アラミド、ポリアミドなどの高強度繊維のコードとゴムのマトリックス材料で作られた複合システムの品質は、主にマトリックスに対する繊維の接着特性によって決まります。 確立された製造プロセスでは、接着特性を向上させるためにレゾルシノール-ホルムアルデヒド-ラテックス (RFL) からなる接着促進剤が使用されています。 DITF の研究者は、有害なホルムアルデヒドを、技術的に同等で健康に無害な物質に置き換える方法を示しています。

自動車のタイヤ、コンベア ベルト、V ベルト、および技術製品の製造における多くの用途において、ゴム材料はコードによって強化されています。 ポリエステル、ポリアミド、アラミドなどの高強力繊維を使用しています。 これらは複合材全体に必要な強度と剛性を提供し、外力に対抗します。 その結果、材料の変形、伸び、ねじれを低く抑えることができます。

しかし、繊維複合材料に対するこれらの要求は、繊維とマトリックス（ゴムまたはゴム製）の間に十分に高い接着強度がある場合にのみ満たすことができます。 そうしないと、布地とゴムの交互の層で構成される複合材料の層間剥離が予想されます。 その結果、物質的な失敗が生じる可能性があります。

接着促進剤の使用により接着力が向上します。 ホルムアルデヒド - レゾルシノール ラテックス (RFL) をベースにした化学物質が効果的であることが証明されています。 これらはいわゆるディップとして繊維に適用され、ゴムのマトリックスへの接着が大幅に向上します。 RFL は接着促進剤として確立されていますが、重大な欠点があります。2014 年以降、ホルムアルデヒドは EU によって明らかに発がん性および変異原性があると分類されています。 したがって、化学業界は健康に無害な代替品を緊急に探しています。

DITF はこの問題に取り組み、ホルムアルデヒドを含まない新しいコーティング システムを開発しました。 木材から抽出できるヒドロキシメチルフルフラール（HMF）という物質をベースにしています。 HMF は炭水化物の熱分解中に形成されます。 これは、牛乳、コーヒー、フルーツジュースなどの多くの加熱処理食品に含まれていますが、現在の科学的知識によれば、健康上の問題を引き起こすとは考えられていません。

DITF で開発された HMF ディップも技術的な観点から有望です。ポリアミド 6.6 で作られた糸の場合、所望の接着力の向上を達成するには単純な含浸で十分です。 ポリエステルまたはアラミドで作られた糸は、必要な接着力の向上を達成するために、追加の事前のプラズマ処理またはゾルゲル仕上げが必要です。 HMF ディップの適用は、RFL ディップに使用されるのと同じ条件および同じ技術で可能です。 したがって、現時点では、製造時に接着促進剤を交換するための追加投資は必要ありません。

すでに実証されている利点はさらに拡張される予定です。 ディップ製剤中のレゾルシノールを置き換えることが次の研究目標です。 なぜなら、レゾルシノールは人体にも有害な影響を与えるからです。 業界パートナーと協力して、レゾルシノールをリグニンにどの程度置き換えることができるかは現在調査中です。 使用されるリグニンの特徴は、一年生植物から得られることです。 したがって、頻繁に使用される木材リグニンとは対照的に、それは化学的にはるかに活性が高く、技術的に有利な接着促進剤へのさらなる加工の可能性がより高くなります。

接着促進剤の化学物質を健康に無害な物質に置き換えるどちらのアプローチも、持続可能な管理の考え方を一貫して貫いています。HMF とリグニンから作られた新しい接着促進剤は天然原料をベースとしています。 持続可能性の側面を遵守しながら、要求の厳しい技術的応用の範囲内で問題を解決することは、社会的要件に対する研究の取り組みを反映しています。 中小企業にとって、研究結果はイノベーションの基礎となり、国際競争における実質的な優位性となります。

投稿日: 2021年4月7日

出典: ドイツ繊維研究所