DITF: 타이어 및 컨베이어 벨트 제조 시 독성 화학물질 교체

독일, 데켄도르프 — 2022년 4월 7일 — 폴리에스테르, 아라미드 또는 폴리아미드와 같은 고강도 섬유 코드와 고무 매트릭스 재료로 만들어진 복합 시스템의 품질은 주로 매트릭스에 대한 섬유의 접착 특성에 따라 결정됩니다. 확립된 제조 공정에서는 접착 특성을 향상시키기 위해 레조르시놀-포름알데히드-라텍스(RFL)로 만든 접착 촉진제를 사용합니다. DITF 연구원들은 유해한 포름알데히드를 건강에 무해하고 기술적으로 동등한 물질로 대체하는 방법을 보여주고 있습니다.

자동차 타이어, 컨베이어 벨트, V-벨트뿐만 아니라 기술 제품 제조의 다양한 응용 분야에서 고무 소재는 코드로 강화됩니다. 폴리에스터, 폴리아미드, 아라미드 등의 고강도 섬유를 사용합니다. 이는 전체 복합재에 필요한 강도와 강성을 제공하고 외부 힘에 대응합니다. 결과적으로 재료의 변형, 신장 및 비틀림이 낮게 유지될 수 있습니다.

그러나 섬유 복합 재료에 대한 이러한 요구 사항은 섬유와 매트릭스(고무 또는 카우추로 제조) 사이의 접착 강도가 충분히 높은 경우에만 충족될 수 있습니다. 그렇지 않으면 직물과 고무가 교대로 층으로 쌓인 재료 복합재의 박리가 예상됩니다. 그 결과 물질적 실패가 초래될 것입니다.

접착 촉진제를 사용하면 접착력이 향상됩니다. 포름알데히드-레조르시놀 라텍스(RFL) 기반 화학물질이 효과적인 것으로 입증되었습니다. 이는 소위 딥이라고 불리는 방식으로 섬유에 적용되며 고무 매트릭스에 대한 접착력이 크게 향상됩니다. RFL은 접착 촉진제로 확립되었지만 상당한 단점이 있습니다. 2014년부터 포름알데히드는 EU에 의해 명백한 발암성 및 돌연변이 유발성 물질로 분류되었습니다. 이에 화학업계에서는 건강에 무해한 대체물질을 시급히 찾고 있다.

DITF는 이 문제를 해결하고 포름알데히드가 없는 새로운 코팅 시스템을 개발했습니다. 이는 목재에서 추출할 수 있는 물질인 하이드록시메틸푸르푸랄(HMF)을 기반으로 합니다. HMF는 탄수화물이 열분해되는 동안 형성됩니다. 이는 우유, 커피 또는 과일 주스와 같은 열처리된 많은 식품에서 발견되며 현재 과학 지식에 따르면 건강 문제를 일으키는 것으로 간주되지 않습니다.

DITF에서 개발된 HMF 딥은 기술적 관점에서도 유망합니다. 폴리아미드 6.6으로 만든 원사의 경우 간단한 함침만으로도 원하는 접착력 향상을 달성하기에 충분합니다. 폴리에스테르나 아라미드로 만든 원사는 필요한 접착력 향상을 달성하기 위해 추가적인 사전 플라즈마 처리 또는 졸-겔 마감 처리가 필요합니다. HMF 딥의 적용은 RFL 딥에 사용된 것과 동일한 조건과 동일한 기술로 가능합니다. 따라서 현 시점에서는 생산 시 접착 촉진제를 교체하기 위한 추가 투자가 필요하지 않습니다.

이미 입증된 장점이 확장될 예정입니다. 딥 제형에서 레조르시놀을 대체하는 것이 다음 연구 목표입니다. 이는 레조르시놀이 인간에게도 독성 영향을 미치기 때문입니다. 산업 파트너와 협력하여 레조르시놀을 리그닌으로 대체할 수 있는 정도가 현재 조사 중입니다. 사용되는 리그닌의 특징은 한해살이 식물에서 얻는다는 점이다. 따라서 자주 사용되는 목재 리그닌과 달리 화학적으로 훨씬 더 활성이며 기술적으로 유리한 접착 촉진제로 추가 가공할 가능성이 더 높습니다.

접착 촉진제의 화학 물질을 건강에 무해한 물질로 대체하는 두 가지 접근 방식 모두 지속 가능한 관리 아이디어를 담고 있습니다. HMF와 리그닌으로 만든 새로운 접착 촉진제는 천연 원료를 기반으로 합니다. 지속 가능성 측면을 준수하면서 까다롭고 기술적인 응용 프로그램 내에서 문제를 해결하는 것은 사회적 요구 사항에 대한 연구의 의지를 반영합니다. 중소기업의 경우 연구 결과는 혁신의 기반을 제공하여 국제 경쟁에서 실질적인 이점을 제공합니다.