Due to its large flexibility, low-price, large availability, and properties lignin is seen as an important compound with a wide range of applications. The increasing demand of fossil-based rubber materials is causing a serious threat to the environment and it is contributing to plastic- and marine pollution, ozone depletion and carbon dioxide emission (CO2) [1,2]. Numerous toxicological researches highlight that Carbon black may act as a universal carrier of wide variety of chemicals of varying toxicity to the human body [3,4]. Consequently, researcher endeavours in finding sustainable and eco-friendlier alternatives. The aim of this thesis was to further investigate the possibilities of replacing carbon black with modified lignin in rubber elastomeric materials- for the development of sustainable tyre technology. The research questions for this thesis were divided in four parts:   How does lignin (unmodified and modified) structure affect the mechanical properties of the rubber compound? How does lignin affect the cross-link and vulcanisation of the rubber compound? How does lignin affect the dispersion of the rubber compound? Which modification of lignin is more compatible with the rubber compound? Lignin is the second most abundant biopolymer on earth (after cellulose) and is mainly extracted from black liquor, which is obtained as a by-product from the pulp- and paper. In this study, pure lignin was obtained from Lignoboost process (Lignocity) and underwent an esterification process of aldehydes (1. Protonic, 2. Butyric, 3. Isobutyric 4. Methacrylic and 5. Crotonic). LignoCity 2.0 is a project focusing on the development of sustainable products and processes connected to lignin. The structure of the modified lignin was characterized using a FTIR-spectra. Furthermore, seven different rubber compounds were produced at Anva Poly Tech, which is a company that manufactures rubber materials in Sunne, Sweden. The mechanical testing involved: Tensile strength, IRHD, Hardness, Rebound Resilience and Rheometer curve. It was observable that the addition of lignin in rubber compounds did not significantly improve the mechanical properties compared to conventional carbon black. However, the rheometer curves of the lignin samples clearly indicate an increase in scorch time and that lignin takes part in the vulcanization process, thus the delay in crosslinking phase.  In addition, it was visible that the fully replacement of carbon black with lignin (unmodified and modified) increased the elongation at break. Furthermore, the FTIR spectra indicated a complete and successful modification of lignin. In addition, compared to unmodified lignin, it was visible that the modified lignin significantly improved the mechanical properties. Therefore, it was possible to conclude that the configuration and double bonds of the aldehydes had an impact on the vulcanization process. Butyric and isobutyric lignin were the better choices compared to the other lignin samples. / De rådande miljöproblemen som: plast- och gummiutsläpp i havet, växthusgasutsläppet och den ekologiska utarmningen i kombination med den ökande efterfrågan av fossilbaserade material har lett till en ökad satsning på att hitta mer hållbara och miljövänligare alternativ [1, 2]. Kimrök i gummimaterial utgör en del hälsorisker och samtidigt har negativ påverkan på miljön. Flertals studier visar att långtidsexponering av kimrök kan ge allvarliga lungproblem och även cancer [3,4]. På grund av dess stora tillgänglighet, låga kostnad och unika egenskaper anses lignin vara en möjlig och intressant framtidskandidat för ersättande av fossila produkter. Syftet med denna studie var att undersöka möjligheterna om att ersätta kimrök med modifierad lignin i gummimaterial för utvecklandet av ’grönare däckteknologi’. Frågeställningarna i detta arbete var uppställda i fyra i olika delar: Hur påverkar tillsättningen av lignin (omodifierad och modifierad) gummiblandningens mekaniska egenskaper? Hur påverkar tillsättningen av lignin tvärbindningarna och vulkningen i gummiblandningen? Hur påverkas tillsättningen av lignin gummiblandningars dispersion? Vilken modifikation av lignin är mest kompatibel med gummimaterialet? Lignin är en organisk biopolymer som är den näst mest (efter cellulosa) förekommande biomassan i naturen och produceras som en biprodukt från pappers- och massa industrin. Ren lignin erhålls genom extraktion från svartlut med diverse isolations metoder. I detta arbete erhölls lignin genom Lignoboost processen från Lignocity.  Lignocity 2.0 är ett projekt som syftar till att utveckla, kommersiella och effektivisera hållbara processer och produkter med fokus på lignin. I detta arbete modifierades ligninet genom en s.k. esterfierings process av fem olika aldehyder 1.Propionic, 2. Butyric, 3. Isobutyric, 4. Methacrylic och 5. Crotonic som sedan undersöktes i en FTIR-spektra. Sju olika gummiblandningar skapades (inklusive ett gummi som endast innehöll kimrök och ett gummi som ej innehöll kimrök eller lignin). Gummiblandningarnas mekaniska egenskaper undersöktes på följande sätt: Dragstyrka, IRHD (Hårdhet), Hårdhet, studselasticiteten och reometrisk karaktärisering De ligninbaserade gummiblandningarna gav ingen signifikant förbättring i de mekaniska egenskaperna. Dock visade den reometriska kurvan att tillsättning av lignin gav en ökning i bränntid samt att ligninet gav en förskjutning i tvärbindningsfasen. Vidare gav den reometriska kurvan en indikation på att ligninet deltog i vulkaniseringsprocessen. Isobutyric lignin hade den högsta bränntiden. Det var även bevisat att tillsättningen av lignin gav en ökning i töjning. Modifieringen av lignin gav en signifikant förbättring av de mekaniska egenskaperna jämfört med omodifierad lignin. FTIR-spektrumet av ligninproven indikerade på en lyckad modifiering och koppling av aldehydgrupperna. Trots att de ligninbaserade gummiblandningarna inte förbättrade de mekaniska egenskaperna så kunde intressanta kopplingar mellan aldehydens konfigurationer, dubbelbindningar och vulkaniserings processen göras. Butyric och isobutyric visade bäst resultat jämfört de andra ligninproven.

Cotxes, camions, tractors, avions... tots necessiten els neumàtics com a component imprescindible per al seu funcionament. Malauradament, degut al desgast per ús, els neumàtics tenen una vida útil limitada que obliga a renovar-los cada cert temps passant a ser Neumàtics Fora d'Ús (NFU). Paradògicament, els neumàtics són formulats per a suportar condicions extremes d'ús i, entre d'altres matèries primeres contenen cautxú vulcanitzat, una elevada quantitat d'estabilitzants i d'altres additius que fan dels neumàtics un material no biodegradable. Fins al 2006, era possible desar els NFU en abocadors però aquesta pràctica va ser prohibida per la Comunitat Europea (directiva 1993/31/EC). Aquesta directiva conjuntament amb la creixent consciència mediambiental ha potenciat la investigació per a trobar noves aplicacions per les 3.4milions de tones de NFU que es generen a l'any a Europa. Els NFU són emprats com a font d'energia o en aplicacions civils, però cada vegada més, són emprats en autopistes o per usos decoratius després de patir un procés de separació i trituració (NFU triturat). Les propietats físico-químiques dels NFU en fan un material molt interessant per la comunitat científica internacional que es centra en buscar noves vies de reciclatge mitjançant aplicacions d'alt valor afegit.Una opció per reciclar grans volums de NFU és utilitzar-los granulats com a càrrega en matrius termoplàstiques, encara que aquesta és una tasca difícil degut a la baixa compatibilitat entre aquests dos materials. Les seves característiques superficials són les responsables d'aquesta baixa compatibilitat. Cal afegir també que el tamany de les partícules de NFU obtingudes a partir de processos industrials és entre 400 and 600μm, sent aquest un tamany massa gran per poder ser fàcilment embolcallades per qualsevol matriu. D'altra banda, el cautxú dels neumàtics és troba altament vulcanitzat i, per tant, aquest reaccionarà químicament amb dificultats amb d'altres materials. Totes aquestes propietats fan dels NFU un material difícil de treballar-hi. La present tesis estudia diferents mètodes de compatibilització d'un Polietilè D'alta Densitat (PEAD) de grau d'injecció i NFU triturat obtingut a partir de processos estàndards de molturació. La resina de PEAD va ser escollit com a matriu degut al seu ampli rang d'aplicacions d'injecció. L'objectiu principal és explorar diferents mètodes de compatibilització d'aquests dos materials per obtenir òptimes propietats mecàniques, tèrmiques i morfològiques en aplicacions d'injecció. Els composites són optimitzats per a que continguin la màxima quantitat de NFU, una adequada transformació i el mínim cost. Després d'un estudi preliminar de composites basats en NFU i PEAD s'han estudiat tres mètodes diferents per millorar l'adhesió entre aquests dos materials. El primer mètode consisteix en oxidar la superfície de les partícules de NFU granulat amb tractament basats en àcids, amb l'objectiu de proporcionar rugositat per a un anclatge mecànic. En el segon mètode s'han emprat additius humectants i ceres, ja que aquestes substàncies redueixen la tensió interfacial entre les partícules de NFU i la matriu de PEAD. En l'últim mètode, es va estudiar la influència de l'Etilè Propilè Diè Monòmer (EPDM). Amb aquest mètode, les partícules de NFU són embolcallades per l'EPDM, aquest efecte pot ser millorat amb l'ús de peròxids. Les propietats dels "composites" són bastant diferents en funció del mètode emprat.Després d'una comparació dels "composites" obtinguts pels tres mètodes, s'ha trobat que el que conté 30% d'EPDM i dos peròxids, corresponent a la formulació:: 30% NFU + 40% PEAD + 30% EPDM + 0.5% Trigonox 311 + 0.1% Peròxid de Dicumilcompleix els objectius fixats en la tesis: bona adhesió entre les partícules de NFU i el PEAD on l'elevat valor d'elongació n'és una conseqüència directa, la seva obtenció mitjançant un procés de compatibilització de cost reduït, un nou material amb una elevada quantitat de NFU (30%), la seva facilitat de transformació,, i el més important, una nova via de reciclatge dels NFU per a una aplicació d'alt valor afegit. / Cars, trucks, tractors, airplanes. all need tyres as essential component to work. Unfortunately, due to its continuous use, tyres suffer from wear and have a limited lifetime; therefore, they must be changed every certain time becoming end of life tyres (EOL tyres). Paradoxically tyres are formulated to withstand difficult conditions and among other raw materials, they contain vulcanizated rubbers, high amount of stabilizers and other additives that turn tyres into non biodegradable material. Until 2006, disposal of EOL tyres in landfills was a common practice but it was banned by the European Community (directive 1993/31/EC). This European legislation together with an increasing environmental consciousness has instigated researchers to find applications for 3.4million tonnes of used tyres generated per year in Europe. Some extended uses for EOL tyres are energy recover and civil applications but the use of tyres after separation and grinding processes (material know as Ground Tyre Rubber - GTR), has increased during the last decade. Physical and chemical properties of EOL tyres make them an interesting material for the international research community focused today on finding new ways to recycle tyres for value added applications. A good option to recycle big volumes of discarded tyres is using GTR particles as filler in thermoplastic matrixes, although this is a difficult task due to the low compatibility between the two materials. The surface characteristics of the GTR particles are responsible of this low compatibility. Despite these facts, the particle size obtained from standard industrial grinding processes is between 400 and 600μm. These particles are too large to be entrapped easily in polymeric matrixes. These characteristics in conjunction with the fact that GTR is made of highly crosslinked rubber with difficulties to react chemically to other materials, make GTR a material very difficult to work with.The present thesis deals with the study of different compatibilization methods for an injection moulding grade of High Density Polyethylene (HDPE) and GTR obtained from standard industrial grinding process. The HDPE resin was chosen due to its wide range of injection moulding applications. The aim is to explore different methods to mix these two materials and obtain optimum mechanical, thermal and morphological properties for injection moulding applications. The composites are optimized to obtain the highest GTR amount, adequate processability and minimum cost. After a preliminary study of the composites based on GTR and HDPE, three different methods to improve the adhesion between these two materials are studied. The first method consists in an oxidizing treatment on GTR particles surface in order to promote mechanical anchoring. In the second method the influence of wetting additives and waxes is studied. These substances reduce interfacial tension between GTR particles and HDPE matrix. The third and last method, study the influence of Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM) addition with and without peroxides. In this method, GTR particles are encapsulated by EPDM and this effect can be boosted by the use of peroxides. The composites properties are quite different depending on the used method.After a comparison of the composites obtained by the three different compatibilization methods, it is found that the one with 30% of EPDM plus two peroxides, corresponding to30% GTR + 40% HDPE + 30% EPDM + 0.5% Trigonox 311 + 0.1% Dicumyl Peroxidefulfil the objectives of the thesis. This composite has good adhesion between GTR and HDPE that results in high elongation, it is obtained by a cheap compatibilization process and contains a high amount of recycled tyres (30%), it is easy to process, and the most important thing, it represents a new route to recycle scrap tyres for a value added application.

[EN] The behaviour of different types of textile fibres, obtained from extraction and separation methods in the recycling processes of ELT (End of life tyres) (from now on "fluff"), as acoustic absorbent material has been studied in this research work. This work is a starting point for the study of the use of this type of materials in architectural acoustics applications. Experimental design was used to study the relevance of the forming conditions: pressure, time and temperature variables. The adjustment of the manufacturing variables: different temperature range, curing time, fluff mass variation, and compaction factor were studied in order to investigate the relation of these parameters to the acoustic intrinsic properties: porosity, tortuosity and air flow permeability. The objective was to achieve the best conditions in the production of panels with the best sound absorbent qualities within the widest frequencies rank. The production process was carried out by using an octahedral mould, made up of the enclosed body covered by a piston-like lid with downward-upward trajectory. Inside the mould a specific mass of fibres was homogeneously displayed, and then it was placed in a press with heated plates, using the piston to compress the fibres until the established level of pressure. Panels were obtained by applying the precise heating energy in order to reach the required temperature for each particular sample and remaining in these conditions during the fixed time. / [ES] En este trabajo estudiamos el comportamiento como absorbentes acústicos de diferentes clases de fibras textiles, provenientes de métodos de extracción y separación en el reciclado de neumáticos fuera de uso, en adelante (fluff). El trabajo es un punto de partida en el estudio de este tipo de materiales para su uso en aplicaciones de acústica arquitectónica. Mediante diseño de experimentos, se estudia la influencia de las condiciones de conformación: presión, tiempo, temperatura, masa de fluff. Aplicando unas variables en los parámetros de conformado, variación de temperatura, variación de tiempo de exposición, variación de la masa de fluff, y variación del factor de conformación a fin de estudiar la relación de estos parámetros y las propiedades intrínsecas acústicas: porosidad, tortuosidad, permeabilidad al flujo de aire. Consiguiendo las condiciones más optimas, para la posterior conformación de un panel que obtenga las mejores cualidades absorbentes del sonido, en el mayor rango de frecuencias. El proceso de conformado, se ha llevado a cabo mediante un molde ortoédrico, compuesto por el seno, cubierto por una tapadera tipo pistón descendente en el cual, se han dispuesto homogéneamente una determinada masa de fibras, el molde ha sido situado en una prensa con platos calefactores. Comprimiendo las fibras mediante el descenso del pistón hasta el nivel establecido, aplicándoles energía calorífica, hasta obtener la temperatura indicada en cada muestra, permaneciendo en estas condiciones durante un tiempo determinado. / [CA] En aquest treball estudiem el comportament com a absorbents acústics de diferents classes de fibres tèxtils provinents de mètodes d'extracció i separació en el reciclat de pneumàtics fora d'ús, d'ara endavant (fluff). El treball és un punt de partida en l'estudi d'aquest tipus de materials per al seu ús en aplicacions d'acústica arquitectònica. Mitjançant disseny d'experiments s'estudia la influència de les condicions de conformació: pressió, temps, temperatura, aplicant unes variables en els paràmetres de conformat, variació de temperatura, variació de temps d'exposició, variació de la massa de fluff, i variació del factor de conformació a fi d'estudiar la relació d'aquests paràmetres i les propietats intrínseques acústiques porositat, tortuositat, permeabilitat al flux d'aire, aconseguint les condicions més optimes per a la posterior conformació d'un panell que obtinga les millors qualitats absorbents del so, en el major rang de freqüències. El procés de conformat s'ha dut a terme mitjançant un motle ortoedre, compost pel si cobert per una tapadora tipus pistó descendent en el qual s'han disposat homogèniament una determinada massa de fibres, el motle ha sigut situat en una premsa amb plats calefactors, comprimint les fibres mitjançant el descens del pistó fins al nivell establert, aplicant-los energia calorífica fins a obtenir la temperatura indicada en cada mostra romanent en aquestes condicions durant un temps determinat. / Zamorano Cantó, M. (2016). INVESTIGACIÓN CON FIBRA RECICLADA DE NEUMÁTICO (F.R.N.) PARA APLICACIONES ACÚSTICAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61972