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Compuesto de dispersión de nanocelulosa (NDC™): Una nueva alternativa sostenible para la industria del caucho

07 / 15 / 2021 por el Dr. Lewis Tunnicliffe

Aumentar el uso de materias primas recicladas y renovables en la búsqueda de una movilidad más sostenible es una clara ambición de la industria del neumático y el caucho. Dichos materiales incluyen aceites de proceso bioderivados y materias primas para cauchos sintéticos, diversas materias primas recicladas y recuperadas, así como partículas reforzantes bio-renovables. Además, existe un requisito práctico de que las nuevas materias primas sostenibles tengan criterios de rendimiento al menos comparables a los de los materiales tradicionales derivados de la petroquímica. Este es un claro desafío técnico al que se enfrentan los encargados de desarrollar y adoptar dichos materiales. De acuerdo con nuestra Estrategia de Excelencia Operacional Sostenible (SOE), Birla Carbon está comprometida con el desarrollo de soluciones sostenibles para la industria del neumático y el caucho (Obtenga más información en https://sustainability.birlacarbon.com/).

Imagen SEM de fibrillas secas de nanocelulosa revestidas de lignina

Uno de los refuerzos bio-renovables más prometedores para el caucho es una clase de materiales llamados nanocelulosa. La nanocelulosa en sus diversas formas a nanoescala constituye los bloques de construcción fundamentales de la biomasa y puede derivarse de fuentes tales como astillas de madera, residuos agrícolas y forestales y cultivos cultivados para tal fin. Dado que deriva de biomasa sostenible, la nanocelulosa tiene credenciales excepcionales como material ecológico. Las morfologías y escalas de longitud de la nanocelulosa también la convierten en una opción atractiva para el refuerzo de caucho.

Un inconveniente común del uso de nanocelulosa como agente reforzante en el caucho es la dificultad que se encuentra al dispersar la nanocelulosa, que tiene una química de superficie polar debido a la presencia de grupos hidroxilo en la superficie, en cauchos de dieno no polares como NR, SBR, BR, etc. Además, la disponibilidad comercial y la rentabilidad de la nanocelulosa han sido anteriormente obstáculos para la adopción exitosa de estos materiales por parte de la industria del neumático y el caucho.

Mezcla básica compuesta de dispersión de nanocelulosa

Los equipos técnicos de Birla Carbon han estado trabajando en estrecha colaboración con nuestro socio GranBio durante los últimos tres años para desarrollar una predispersión de nanocelulosa de fácil manejo en forma de mezcla básica de caucho. Esta mezcla básica pendiente de patente se llama compuesto de dispersión de nanocelulosa (NDCTM) y ofrece un nivel excepcional de dispersión de nanocelulosa para un fácil manejo e implementación en una amplia gama de compuestos de neumáticos y productos de caucho. Dependiendo de la aplicación, el uso de nanocelulosa como co-refuerzo con materiales tradicionales como el negro de carbono, ofrece beneficios en histéresis compuesta y módulo dinámico. Estos beneficios podrían aprovecharse para aplicaciones dinámicas de caucho, p. Ej. Para mejorar la resistencia a la rodadura de las aplicaciones de neumáticos o cintas transportadoras, o para mejorar el rendimiento de aislamiento en aplicaciones antivibración.

La nanocelulosa usada en el the NDCTM se produce mediante el proceso AVAP® patentado, escalable y rentable de GranBio y cuenta con la aprobación de comercialización de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. basada en pruebas exhaustivas de EH&S. La nanocelulosa tiene una morfología de nanofibrillas, que proporciona un refuerzo excepcional en caucho y presenta un recubrimiento de moléculas de lignina en la superficie de celulosa que facilita la humectación de las fibrillas por la matriz de caucho.

Trabajamos continuamente para desarrollar y ampliar la plataforma tecnológica NDC™, así que manténgase atento a las actualizaciones y anuncios sobre este nuevo y emocionante material. También puede consultar nuestro último informe técnico que detalla el uso de la nanocelulosa en los compuestos de caucho – es de acceso libre y de descarga gratuita.

Dr. Lewis Tunnicliffe

Dr. Lewis Tunnicliffe

El Dr. Lewis Tunnicliffe es Científico Jefe del grupo de desarrollo de productos de caucho de Birla Carbon. Su trabajo implica el desarrollo de nuevos tipos de negros de carbono y materiales sinérgicos para mejorar el rendimiento de los compuestos de caucho para las industrias de neumáticos y productos de caucho. El Dr. Tunnicliffe se incorporó a Birla Carbon en 2016 y tiene un Doctorado de Física en Ciencias Materiales (Materiales de Caucho) de la Universidad Queen Mary de Londres. Tiene gran interés en las propiedades de la viscoelasticidad y la fatiga y fractura de los materiales de caucho.

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