Vulcanización

La vulcanización ye un procesu por aciu el cual calezse'l cauchu crudu en presencia d'azufre, col fin de volvelo más duru y resistente al fríu. Dizse que foi afayada por fuercia por Charles Goodyear en 1839 al entornar un recipiente d'azufre y cauchu enriba d'una estufa. Esti amiestu endurecióse y volvióse impermeable, a la que llamó vulcanización n'honor al dios Vulcano. Sicasí, hai estudios que demuestren qu'un procesu similar a la vulcanización, pero basáu nel usu de materiales orgánicos (cazumbres y otros estractos de plantes) foi utilizáu pola cultura olmeca 3.500 años antes pa faer pelotes d'hule destinaes al xuegu de pelota mesoamericanu de la dómina precolombina. Mientres la vulcanización, los polímeros lliniales paralelos cercanos constitúin pontes de entrecruzamiento ente sigo. La resultancia final ye que les molécules elástiques de cauchu queden xuníes ente sigo a una mayor o menor estensión. Esto forma un cauchu más estable, duru, muncho más durable, más resistente al ataque químicu y ensin perder la elasticidá natural. Tamién tresforma la superficie pegañosa del material nuna superficie nidia que nun se xunta al metal o a los sustratos plásticos

La vulcanización ye un procesu de curáu irreversible y tien de ser fuertemente oldeáu colos procesos termoplásticos que caractericen el comportamientu de la vasta mayoría de los polímeros modernos. Esti procesu irreversible define a los cauchos curaos como materiales termoestables (nun se funden col calor) y les saca de la categoría de los termoplásticos (como'l polietilenu y el polipropilenu).

Usualmente el entrecruzamiento químicu ye realizáu con azufre, pero esisten otres teunoloxíes como los sistemes basaos en peróxidos. Suélense usar combinadamente con axentes aceleradores y retardadores.

El azufre ye un elementu con singulares propiedaes. En determinaes circunstancies, va formar cadenes de los sos propios átomos. El carbonu y el siliciu pueden formar tamién eses cadenes. El procesu de vulcanización fai usu d'esti fenómenu. A lo llargo de la molécula del cauchu, hai un númberu de sitios que son curiosos pa los átomos d'azufre. Son los llamaos sitios de cura. En cada sitiu de cura, un átomu d'azufre puede xunise a sigo mesmu, y a partir d'ellí la cadena d'átomos d'azufre puede crecer hasta qu'algame'l sitiu de cura d'otra molécula. Estes pontes d'azufre son usualmente de 2 a 10 átomos de llargu, en contraste colos polímeros más comunes nos que la columna vertebral» de carbonos puede ser dellos miles de vegaes de llarga.

Procesu de vulcanización con azufre.

Historia

Trabayador faciendo funcionar un molde de vulcanización automática Firestone (Xeneral) Tires, Akron, Ohio

La historia del cauchu ye antigua. Los mayes y los indíxenes meso-americanos estrayíen el látex orgánicu de los árboles de Castiella elastica de los montes americanos, tresformaben esa mafosa sustancia en porrica, y xugaben con elles el xuegu de pelota. Esti xuegu tenía connotaciones sagraes: el perdedores, dacuando, yeren executaos ritualmente. Eses pelotes nun podíen durar muncho más que los xugadores ganadores. El cauchu natural non curáu vuélvese bien goliosu y en pocos díes empieza a podrecese. El procesu de podrizu tien, en parte, rellación cola rotura de les proteínes, como asocede coles proteínes de la lleche, pero tamién cola rotura de les llargues molécules de cauchu a midida que aferrúñense nel aire o en tierra.

La primer referencia al cauchu n'Europa apaez en 1770, cuando Edward Nairne vendía cubos de cauchu natural del so llar. Los cubos, col enfotu de ser gomes de borrar, vender al peraltu preciu de 18 chelines por unidá.

A mediaos del sieglu XIX, el cauchu yera un material novedoso, pero nun atopaba gran aplicación nel mundu industrial. Yera usáu, en principiu, como goma de borrar y como dispositivu médicu pa coneutar tubos y pa la inhalación de gases melecinales. Cuando los químicos afayaron que'l cauchu yera soluble nel éter, topáronse nueves aplicaciones nel mundu del zapatu y n'impermeables.

Con too y con eso, la mayoría d'estes aplicaciones yeren en pequeños volumes y el material nun duraba enforma. La razón de la falta d'aplicaciones importantes yera'l fechu de que'l material nun yera duraderu, yera pegañosu, y n'ocasiones podrecíase lliberando mal golor porque nun taba bien curáu.

La contribución de Goodyear

La mayoría de los llibros de testu indiquen que Charles Goodyear foi'l primeru n'usar azufre pa vulcanizar el cauchu. Dependiendo del llector, la historia de Goodyear ye la resultancia de la pura suerte o d'una cuidadosa investigación.

Goodyear reclamó que-y correspondía'l descubrimientu de la vulcanización basada en azufre en 1839, pero nun patentó'l so inventu hasta'l 5 de xunetu de 1843 y nun escribió la historia del so descubrimientu hasta 1853 nel so llibru autobiográficu, Gum-elastic and Its Varieties: With a Detailed Account of Its Applications . Mentanto, Thomas Hancock (1786-1865), un científicu ya inxenieru británicu, patentó'l procesu nel Reinu Xuníu el 21 de payares de 1843, ocho selmanes primero que Goodyear depositara la so propia patente.

La Goodyear Tire and Rubber Company adoptó'l nome de Goodyear poles sos actividaes na industria del cauchu, pero nun tenía nenguna rellación con Charles Goodyear y la so familia.

Este ye'l rellatu de Goodyear sobre la so invención, tomada de Gum-Elastic.... Anque'l llibru ye una autobiografía, Goodyear escoyó escribilo en tercer persona, asina que «l'inventor» y «él» que se refieren nel testu correspuenden al autor en realidá. El describe l'escenariu de la fábrica de cauchu onde'l so hermanu trabayó.

(...) L'inventor fixo munchos esperimentos pa verificar los efeutos del calor nel mesmu compuestu que se descompunxera nes bolses de corréu y otros artículos. Sorprender al atopar que l'espécime, siendo descuidadamente puestu en contautu con una estufa caliente, escachizábase como'l cueru.

Goodyear sigue describiendo cómo él intentó llamar l'atención del so hermanu y otros trabayadores de la planta, familiarizaos col comportamientu del cauchu disueltu, pero ellos refugaron la so observación, creyendo que yera otru de les sos munchos estraños esperimentos. Goodyear afirma qu'intentó dici-yos que'l cauchu dilíase cuando se calecer descomanadamente, pero ellos siguieron ignorar.

Goodyear infirió direutamente que si'l procesu de achicharramiento podía ser deteníu nel puntu correutu, podría faer que'l cauchu llibrar de los sos adesivos nativos, lo qu'implicaría una meyora sustancial sobre la goma nativa. Convencióse más de la validez de la so intuición al afayar que'l cauchu de la India nun podía dilise n'azufre ferviendo una y bones siempres s'escachizaba. Fixo otra prueba caleciendo un texíu similar antes de probar con un fueu abierto. El mesmu efeutu de achicharramiento de la goma siguió; pero había munchos nicios satisfactorios d'ésitu en producir la resultancia deseyada cuando, sobre'l cantu de la porción escachizada, apaecía una llinia que nun taba escachizada, pero sí perfectamente curada.

Goodyear depués describe la so mudanza a Woburn, Massachusetts, y cómo llevó a cabu una serie d'esperimentos sistemáticos p'afayar les condiciones correutes pal curáu del cauchu.

(...) Cuando se cercioraba de qu'atopara l'oxetu de la so busca y muncho más, y que la nueva sustancia yera resistente al fríu y al solvente de la goma nativa, sintióse llargamente compensáu pol pasáu y abondo indiferente a les pruebes del futuru.

Goodyear nunca ganó dineru col so descubrimientu. Empeñó toles posesiones de la so familia nun esfuerciu por ganar dineru, pero'l 1º de xunetu de 1860, finó cubiertu de deldes por importe de más de 200.000 dólares.

Vulcanización de policloropreno

La vulcanización del cauchu neoprenu o policloropreno (cauchu CR) llevar a cabu usando óxidos metálicos (concretamente MgO y ZnO, y n'ocasiones PbO) preferentemente, en cuenta de los compuestos d'azufre usaos con munchos cauchos naturales y sintéticos. Amás, por cuenta d'otros factores del so procesáu (principalmente'l scorch, que ye'l prematuru entrecruzamiento nes gomes pola influencia del calor), la eleición del acelerante rexir por regles distintes a otros cauchos dienos. Los acelerantes más convencionalmente usaos son problemáticos cuando se curen los cauchos CR, y el acelerante más importante ye la Etilentiourea (ETU) que, anque ta llargamente probáu como un escelente acelerante pal policloropreno, ta clasificáu como tóxicu pa la reproducción. La industria del cauchu europea empezó un proyeutu d'investigación SafeRubber pa desenvolver una alternativa más segura al usu de ETU.

Enllaces esternos

• Datos: Q188631
• Multimedia: Vulcanization