Tapijt is meer dan enkel en alleen garens

Altijd al benieuwd geweest hoe het komt dat de garens in jouw tapijt blijven zitten? Het geheim zit hem in de compound. Deze zorgt ervoor dat de garens – ook wel tufts genoemd – blijven zitten. Maar wat zit er in die compound? Onder andere een verdikker en laat het nu net die verdikker zijn die ik heb onderzocht.

Verdikker

De verdikker, meer bepaald een polyacrylaatverdikker is een hydrophobically-modified alkali-swellable emulsion. Met andere woorden in een alkalisch milieu (hoge pH of zuurtegraad) worden hydrofobe (waterafstotende) interacties – ook netwerken genoemd – gevormd. Het gevolg van de vorming van deze netwerken is een stijging van de viscositeit.  (Laat ons in wat volgt de viscositeit de stroperigheid noemen.)  De vraag is nu waarom de stroperigheid van de compound zo hoog moet zijn. De reden daarvoor is de aanwezigheid van krijt. Krijt fungeert als vulmiddel en is bedoeld om het tapijt zwaar te doen aanvoelen. Dit klinkt misschien vreemd, maar dat is wel wat mensen lijken te verwachten wanneer ze een tapijt kopen. Het risico bestaat dat het krijt bezinkt in de compound. Dan is de compound niet meer bruikbaar. Deze bezinking kan vermeden worden door de stroperigheid te verhogen. Dus waarom moet een verdikker in de compound zitten? Om te verwijden dat het krijt bezinkt.

Onderzoek

De focus van mijn thesis lag op het zoeken naar de ideale samenstelling van de verdikker zodat de werking van de verdikker – stijging van de stroperigheid – optimaal was. Hiervoor werd ingespeeld op drie factoren: monomeren, de surfactants (of zepen) en tot slot de molaire massa.

De verdikker is een polymeer (dus een opeenvolging van identieke delen – monomeren – die chemisch met elkaar gebonden zitten). Die opeenvolging is bepalend voor de verdikkende werking en vandaar dus dat ingespeeld werd op de monomeren om de werking van de verdikker te optimaliseren. In de verdikker zitten drie monomeren: acrylzuur, methylacrylaat en een monomeer dat de hydrofobe groepen bevat zodat netwerken kunnen worden gevormd. Van deze monomeren werd de hoeveelheid en de verhouding gewijzigd. Daarnaast werd ook gekeken of methacrylzuur of ethylacrylaat eventueel een alternatief kunnen bieden voor respectievelijk acrylzuur en methylacrylaat.

Een tweede variatie had betrekking op de zepen. Het feit dat kan ingespeeld worden op de zepen, komt doordat de verdikker een emulsie (twee niet-mengbare vloeistoffen die toch een stabiel mengsel vormen door de aanwezigheid van een zeep in het mengsel) is die wordt gemaakt via emulsiepolymerisatie. Dit is een techniek waarbij een polymeer gemaakt wordt als een emulsie in water. Aangezien het polymeer waterafstotend is, is het bijgevolg niet mengbaar met water. De zepen zorgen dus voor een verdeling van het polymeer in water. Zepen bevatten ook een hydrofobe groep, net zoals de verdikker. Deze hydrofobe groepen kunnen eveneens deelnemen aan de vorming van netwerken. Wat betreft de zepen werden verschillende types en hoeveelheden getest.

De molaire massa was het onderwerp van de laatste variatie. Onder molaire massa kun je verstaan dat het een maat is voor de grootte van de molecule. Dit is ook een bepalende factor voor de werking van de verdikker. Enerzijds moet de molaire masse voldoende hoog zijn zodat netwerken kunnen worden gevormd. Anderzijds is een te hoge molaire massa nadelig omdat dan de hydrofobe groepen gehinderd worden om met elkaar netwerken te vormen. Om de molaire massa te regelen werden twee moleculen gebruikt: een crosslinker en een ketenregelaar. Beide moleculen hebben een tegenovergestelde werking. De crosslinker zorgt ervoor dat de molaire massa toeneemt doordat hij twee moleculen met elkaar bindt. Daarentegen zorgt de ketenregelaar voor een daling van de molmassa doordat hij een molecule in twee stukken breekt. Van beide verbindingen werd de hoeveelheid gevarieerd om het optimum te bepalen.

Resultaten

Om de samenstelling van de verdikker te variëren werd vertrokken van een referentiesamenstelling waarmee alle variaties vergeleken werden. Uit deze vergelijking zijn verschillende optima gekomen, onder andere de optimale verhouding van acrylzuur en methylacrylaat, de optimale zeep en de optimale hoeveelheid crosslinker. Elk van deze optima werden samengevoegd in een laatste variatie, namelijk de optimalisatie.

Het resultaat van de optimalisatie was een verdikker die een betere verdikkende werking had dan de verdikker in de referentiecompound. Met andere woorden de verdikker uit de optimalisatie zorgde voor een hogere stroperigheid dan de referentie. Een andere parameter die ook belangrijk is voor het gebruik van de compound is dat de stroperigheid van de compound ongeveer gelijk blijft gedurende een aantal dagen. De verwerking van de compound is moeilijk wanneer de stroperigheid niet iedere dag ongeveer dezelfde waarde heeft, maar bijvoorbeeld stijgt naarmate de compound ouder wordt. Dit was echter niet zo goed bij de optimalisatie. De stabiliteit van de stroperigheid was beter bij de referentie dan bij de optimalisatie.

Ook nog dit …

Tot slot wil ik langs deze weg de mensen bedanken die mij ondersteund hebben bij het maken van mijn thesis.