Adhesion promoters for tire textiles reinforcements

Abstract

The tire, often looked as a simple rubber item, is actually a complex aggregation of various rubber compounds and reinforcement materials (metallic and textile). Reinforcement materials play a great influence on structural stability, performance, safety and, consequently, on tires overall quality rate. The textile reinforcement usage involves textile fibres application, among which, one must point out: nylon, aramid, rayon and polyester. Initially, the fibres are subjected to chemical and physical treatments and then integrated in rubber compounds, through a vulcanization process. This master thesis was developed at Continental - Indústria Têxtil do Ave, S.A. (C-ITA) in cooperation with the Chemistry Department in the University of Minho (UM). C-ITA is a company that belongs to the Continental group, whose main activity is to use fibre (from several suppliers) in textile reinforcements for tires. The main goal of this project was reformulating the aqueous dipping solutions (dips), composed mainly by resorcinol-formaldehyde-latex (RFL), to obtain a robust adhesion between the fibres and the rubber-matrix. Since resorcinol is a dangerous compound, experiments were tested in order to replace it in dips. To this end, one resorcinol-free resin was tested (Resin-A). The resin used show good results regarding the adhesion of the textile reinforcement to the rubber matrix. Therefore, replacement of the RFL impregnation solutions is possible. Another aim was to study adhesion promoters to improve adhesion of textile reinforcements for rubber matrix. These promoters activate the surfaces of the cords in a first dip, after this treatment the cords go through another chemical bath consisting of a solution also free of resorcinol. When the fibres passed by a first chemical bath containing adhesion promoters, better results was obtained in relation to the fibres that didn't receive such treatment. Another method for activation of the surfaces of the cords has also been studied, plasma treatment. This approach is environmentally and economically advantageous, since it reduces the number of large quantity of used solutions and reagents. In addition to these advantages, this treatment was effective in the adhesion of textile reinforcements.

O pneu, muitas vezes encarado como um simples objeto de borracha, é na realidade um complexo aglomerado de vários compostos de borracha e materiais de reforço (metálico e têxtil). Os materiais de reforço presentes no pneu têm um papel fulcral na estabilidade estrutural, desempenho, segurança e, consequentemente, na qualidade do produto. A utilização de reforços têxteis passa pela utilização de fibras têxteis, entre as quais se podem destacar: o nylon, a aramida, o rayon e o poliéster. Inicialmente, as fibras são sujeitas a um tratamento químico e físico e posteriormente integradas nos compostos de borracha, por meio de um processo de vulcanização. Esta tese de metrado foi desenvolvida na Continental – Indústria Têxtil do Ave, S.A. (C-ITA) em cooperação com a Universidade do Minho (UM). C-ITA é uma empresa que pertence ao grupo Continental e tem como atividade principal a conversão de fibras (fornecidas por vários fornecedores) em reforços têxteis para pneus. O principal objetivo deste projeto foi a substituição de soluções aquosas de impregnação (dips) à base de latex-resorcinol-formaldeído (RFL), por outro mergulho sem RFL, a fim de obter de uma adesão eficaz entre o reforço têxtil e a matriz de borracha. Uma vez que o resorcinol é um composto perigoso, foram efetuados estudos de forma a proceder à sua substituição nos dips. Para este fim, foi estudada uma resina sem resorcinol (Resina-A). A resina utilizada mostrou bons resultados no que diz respeito à adesão do reforço têxtil à matriz de borracha. Portanto, é possível a substituição do RFL nas soluções de impregnação. Outro dos objetivos foi estudar promotores de adesão para melhorar a aderência dos reforços têxteis à matriz de borracha. Estes promotores ativam a superfície das cordas num primeiro mergulho, após este tratamento as cordas passam por outro banho químico que consiste numa solução também ela livre de resorcinol. Quando se fizeram passar as fibras por um primeiro banho químico contendo promotores de adesão, os resultados obtidos foram melhores em relação às fibras que não receberam este tipo de tratamento. Um outro método para a ativação das superfícies das cordas foi ainda estudado, tratamento por plasma. Este método é ambiental e economicamente vantajoso, uma vez que, reduz em grande número a quantidade de soluções e reagentes utilizados. Além destas vantagens, este tratamento é eficaz na adesão dos reforços têxteis.