Estudo do impacto da reutilização de formulações químicas para revestimento em luvas de suporte têxtil

Abstract

This MSc Thesis was part of a project to increase the efficiency of the reuse of chemical suspensions at Ansell Portugal. This company is a global leader in protection equipment for hands and arms, creates and develops textile solutions (liners) and chemical suspensions for these coatings.According to the Ansell’s “Zero Waste” sustainability policy, the chemical suspensions are stored at the end of the production process, to be reused in subsequent production cycles. The goal of this project is to study the origin of problems that some reused suspensions have caused at Ansell, which is considered to be related to their storage time. The suspension based on carboxylated acrylonitrile butadiene – NITPUG was used as case of the study, due to the fact that it is currently the one causing more problems. The study was divided into four parts. The first study was concerned with the major component of the chemical suspensions, the carboxylated acrylonitrile butadiene (latex). The aim of this study was to evaluate the influence that transport conditions may have on latex. Therefore, a study of the viscosity at different temperatures was carried out as well as the analysis of the zeta potential and particle size along the storage time. It was concluded that temperature changes do not have relevance on latex viscosity and that the transport conditions did not compromise the stability of the latex.The second study was centered on the NITPUG suspension, which had been stored for five weeks. Making use of analytical techniques, such as FTIR and TGA, the physicochemical characterization of the suspension was carried out. Furthermore, stability was analyzed through the zeta potential, as well the average particle size. This study also included the follow-up of the critical to process variables. Although suspension cannot be considered destabilized during storage, a variation of zeta potential, pH and viscosity values was evident, suggesting some change in the suspension.The characteristics of NITPUG suspension were also compared to another suspension, which usually does not cause process problems. In this study, three comparative analyses were included: the influencer of 1) the curing paste and 2) titanium dioxide, through the evaluation of zeta potential, particle size and FTIR analysis; 3) the assessment of in-house and outsource dispersions zeta potential, which confirmed the greater stability of outsource dispersions.The last study consisted on the analysis of the process at laboratory and industrial scales. Throughout this study, six experiments were carried out, varying among them the dispersion that was added to the latex. In each experiment one of the key elements (acid solution and ammonia hydroxide) were added to assess if these factors have an impact on some components of suspension.The main conclusion drawn from this project can be represented by a triangle, which suggests that, to achieve an efficient process, a compromise between the dispersions and the two key elements must be reached.This proved to be a dynamic and demanding project, and it will be necessary to gather more information. As future work, a benchmark of outsource dispersions and a study of a different and better pH regulator for the medium are proposed.

A presente dissertação enquadrou-se num projeto de aumento da eficácia da reutilização das suspensões químicas da Ansell Portugal. Esta empresa é líder global em equipamentos de proteção para as mãos e braços, cria e desenvolve as soluções têxteis (liners) e as suspensões químicas que constituem o seu revestimento. Face à política de sustentabilidade “Zero Waste” da Ansell, no final do processo de produção, as suspensões são armazenadas para que se possa proceder à sua reutilização, em ciclos de produção seguintes. O objetivo deste projeto é estudar a causa associada aos problemas que algumas suspensões reutilizadas têm causado à Ansell, que se pensa estarem relacionados com o tempo de armazenamento. Utilizou-se como caso de estudo a suspensão à base de acrilonitrilo butadieno carboxilado - NITPUG, a que atualmente se reflete num maior prejuízo. O estudo foi dividido em quatro partes, começando por se centrar no componente maioritário da suspensão química, o acrilonitrilo butadieno carboxilado (látex). O objetivo foi avaliar a influência que as condições de transporte têm no látex, de modo a perceber se os problemas mencionados estão relacionados com a origem. Para o efeito, realizou-se um estudo da viscosidade em função da temperatura e a análise do potencial zeta e tamanho de partículas, ao longo do tempo de armazenamento. Concluiu-se que a viscosidade do látex é pouco sensível à variação da temperatura e que as condições de transporte não comprometeram a estabilidade do látex.O segundo estudo foi referente à suspensão NITPUG, armazenada durante cinco semanas. Através de técnicas analíticas, como FTIR e TGA, foi possível a caracterização físico-química da suspensão. Para além disso, analisou-se a estabilidade através do potencial zeta, bem como o tamanho médio de partículas. Neste estudo também foi englobado o acompanhamento das variáveis critical to process (CTP). Apesar de a suspensão não se poder considerar desestabilizada, foi evidente a variação dos valores de potencial zeta, bem como do pH e da viscosidade, sugerindo alguma alteração na suspensão.As características da suspensão NITPUG foram também comparadas com as de outra suspensão que não é tão propícia à origem de problemas. Neste estudo foram englobadas três análises: a influência 1) da curing paste e 2) do dióxido de titânio, através da avaliação do potencial zeta, tamanho de partículas e análise FTIR; 3) a avaliação do potencial zeta das dispersões in house e outsource, que confirmou maior estabilidade das dispersões fornecidas.O último estudo consistiu na análise do processo às escalas laboratorial e industrial, sendo que foram realizadas seis experiências variando entre elas a dispersão que foi adicionada ao látex. Em cada ensaio foi adicionado um dos elementos-chave (solução de ácido ou hidróxido de amónia), com o intuito de se verificar o impacto que estes fatores têm em alguns componentes da suspensão.As principais conclusões retiradas destas experiências podem ser representadas por um triângulo, que sugere o compromisso necessário entre as dispersões e os dois elementos-chave, a fim de ser alcançado um processo eficiente. Sendo este um projeto dinâmico e exigente, há a necessidade de continuar a aprofundar este estudo. Como trabalhos futuros, propõe-se um benchmark das dispersões outsource e um estudo para identificar um regulador do pH mais indicado para o meio.