Vulcanización
La vulcanización és un procés per mig del qual es calfa el caucho cru en presència de sofre, en la finalitat de tornar-ho més dur i resistent a la fredor.[1] Es diu que va ser descoberta accidentalment per Charles Goodyear en 1839 en bolcar un recipient de sofre i caucho damunt d'una estufa. Esta mescla es va endurir i es va tornar impermeable, a la que va cridar vulcanización en honor al deu Vulcano (Hefesto). No obstant, hi ha estudis que demostren que un procés similar a la vulcanización, pero basat en l'us de materials orgànics (llacor i atres extractes de plantes) va ser utilisat per la cultura olmeca 3500 anys abans per a fer pilotes de hule destinades al joc de pilota mesoamericano de l'época precolombina.
Durant la vulcanización, els polímero llineals paralels propencs constituïxen ponts d'entrecreuat entre sí. El resultat final és que les molècules elàstiques de caucho queden unides entre sí a una major o menor extensió.[2] Açò forma un caucho més estable, dur, molt més durable, més resistent al atac químic i que no pert l'elasticitat natural. També transforma la superfície pegajosa del material en una superfície suau que no s'adherix al metal o als substrats plàstics
La vulcanización és un procés de curat irreversible i deu ser fortament contrastat en els processos termoplàstics que caracterisen el comportament de la vasta majoria dels polímeros moderns. Este procés irreversible definix als cauchos curats com a materials termoestables (no es fonen en la calor) i els trau de la categoria dels termoplàstics (com el polietileno i el polipropileno).
Usualment, l'entrecreuat químic és realisat en sofre, pero existixen atres tecnologies com els sistemes basats en peròxits. Se solen usar combinadamente en agents acceleradors i retardadores.
El sofre és un element en singulars propietats. En determinades circumstàncies, formarà cadenes dels seus propis àtoms. El carbono i el silici poden formar també eixes cadenes. El procés de vulcanización fa us d'este fenomen. A lo llarc de la molècula del caucho, hi ha un número de llocs que són atractius per als àtoms de sofre. Són els cridats llocs de cura. En cada lloc de retor, un àtom de sofre es pot unir a sí mateixa, i a partir d'allí la cadena d'àtoms de sofre pot créixer fins que alcance el lloc de retor d'una atra molècula. Estos ponts de sofre són usualment de 2 a 10 àtoms de llarc, en contrast en els polímero més comuns en els que la «columna vertebral» de carbono pot ser varis mils de voltes de llarga.
Història
[editar | editar còdic]
L'història del caucho és antiga. Els mayas i els indígenes mesoamericanos extreen el làtex orgànic dels arbres de Castella elastica dels boscs americans, transformaven eixa viscosa substància en pilotes, i jugaven en elles el joc de pilota. En els còdexs prehispánicos hi ha evidència que els mesoamericanos treballen el caucho per a també produir solgues per a sabates, contenidors per a líquits i lligues.[3]
La primera referència al caucho en Europa apareix en 1770, quan Edward Nairne venia gavetes de caucho natural de la seua llar. Les gavetes, en l'intenció de ser gomes de borrar, es venien a l'altíssim preu de 18 chelins per unitat.
A mitan de el XIX, el caucho era un material nou, pero no trobava gran aplicació en el món industrial. Era usat, en principi, com a goma de borrar i com a dispositiu mege per a conectar tubos i per a l'inhalació de gasos medicinals. Quan els químics varen descobrir que el caucho era soluble en el éter, es varen trobar noves aplicacions en el món del sabata i en impermeables.
A pesar de tot, la majoria d'estes aplicacions eren en menuts volums i el material no durava molt. La raó de la falta d'aplicacions importants era el fet de que el material no era durador, era pegajoso, i en ocasions es podria lliberant mala olor perque no estava ben curat.
La contribució de Goodyear
[editar | editar còdic]La majoria dels llibres de text indiquen que Charles Goodyear va ser el primer en usar sofre per a vulcanizar el caucho. Depenent del llector, l'història de Goodyear és el resultat de la pura sòrt o d'una cuidadosa investigació.
Goodyear va reclamar que li corresponia el descobriment de la vulcanización basada en sofre en 1839, pero no va patentar el seu invent fins al 5 de juliol de 1843 i no va escriure l'història del seu descobriment fins a 1853 en el seu llibre autobiogràfic, Gum-elastic and Its Varieties: With a Detailed Account of Its Applications.[4] Mentrestant, Thomas Hancock (1786-1865), un científic i ingenier britànic, va patentar el procés en el Regne Unit el 21 de novembre de 1843, huit semanes abans que Goodyear depositara la seua pròpia palesa.
La Goodyear Tire and Rubber Company va adoptar el nom de Goodyear per les seues activitats en la indústria del caucho, pero no tenia cap relació en Charles Goodyear i la seua família.
Est és el relat de Goodyear sobre la seua invenció, presa de Gum-Elastic.... Encara que el llibre és una autobiografia, Goodyear va elegir escriure-ho en tercera persona, aixina que «el inventor» i «ell» que es referixen en el text corresponen a l'autor en realitat. Ell descriu l'escenari de la fàbrica de caucho a on el seu germà va treballar.
Goodyear continua descrivint cóm ell va intentar cridar l'atenció del seu germà i atres treballadors de la planta, familiarizados en el comportament del caucho dissolt, pero ells varen descartar la seua observació, creent que era un atre dels seus molts estranys experiments. Goodyear afirma que va intentar dir-los que el caucho es derretía quan es calfava excessivament, pero ells ho varen seguir ignorant.
Goodyear infirió directament que si el procés de achicharramiento podia ser detingut en el punt correcte, podria fer que el caucho es lliurara dels seus adhesius natius, lo que implicaria una millora substancial sobre la goma nativa. Es va convéncer més de la validea de la seua intuïció en descobrir que el caucho de la Índia no podia derretirse en sofre hervir ya que sempre es achicharraba. Va fer una atra prova calfant un teixit similar abans de provar en un fòc obert. El mateix efecte de achicharramiento de la goma va continuar; pero hi havia molts indicis satisfactoris d'èxit en produir el resultat desijat quan, sobre la vora de la porció achicharrada, apareixia una llínea que no estava achicharrada, pero sí perfectament curada.
Goodyear després descriu la seua mudança a Woburn, Massachusetts, i cóm va portar a terme una série d'experiments sistemàtics per a descobrir les condicions correctes per al curat del caucho.
Goodyear mai va guanyar diners en el seu descobriment. Va empenyorar totes les possessions de la seua família en un esforç per guanyar diners, pero l'1 de juliol de 1860, va fallir cobert de deutes per import de més de 200.000 dólars.
Fabricació de caucho vulcanizado
[editar | editar còdic]L'elastòmer és el component principal d'una mescla que pot contindre entre dèu i vint ingredients (solament un sistema de vulcanización en sofre pot contindre uns dèu ingredients). Alguns són essencials per a la formació de ponts (sofre, peròxit orgànic, etc.), uns atres acceleren el procés (evite els acceleradors que generen nitrosaminas). Uns atres protegixen (antioxidants, ignífugo), ablanixen (olis, grasses, àcit grassos), unflen, colorean (òxit de zinc, litopona) o perfumanent. La mescla d'ingredients es realisa «en sec», és dir, sense cap dissolvent, per mig de trituración mecànica, que calfa els ingredients i favorix l'adsorció dels productes entre sí. Este calfament és perjudicial per a la mescla, ya que no deu vulcanizarse fins que el producte haja segut conformat,[5] per tant, les màquines utilisades (mezcladoras internes de tipo Banbury, o mezcladoras de pala en Z) estan per tant equipades en un dispositiu de refrigeració, i el control de la temperatura de la mescla durant el mesclat és una característica crítica d'este procés.[6]
La mescla és generalment un procés discontinu (mezcladora buida; càrrega d'ingredients; mescla; buidat de la mezcladora; mescla posterior), encara que des dels anys 90 s'han desenrollat processos continus, en particular per a polímero termoplàstics (vulcanizables o no).
La mescla en humit (en dissolvents no clorados) és específica de la fabricació de dissolució, és dir, adhesius a pur de caucho (per eixemple, coa de neopreno).
Les càrregues com el carbonat càlcic o la barita milloren el seu aspecte. El negre de fum aumenta la resistència a la abrasió.
La vulcanización en bany de sal és un procés comú de vulcanización contínua. La vareta extruida pansa per una llínea de vulcanización a alta temperatura a una velocitat específica.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ “Vulcanization and crosslinking in elastomers” . Progress in Polymer Science 22 (3): 475–521. doi:.
- ↑ (2005) Science and Technology of Rubber, pp. 768. ISBN 0-12-464786-3.
- ↑ Tarkanian, M., & Hosler, D. (2011). America’s First Polymer Scientists: Rubber Processing, Use and Transport in Mesoamerica (Els Primers Científics d'Polímero de les Américas: Processament del Caucho, Us i Transport en Mesoamérica). Latin American Antiquity (Antiga Llatí Amèrica), 22(4), 469-486. doi:10.7183/1045-6635.22.4.469
- ↑ https://archive.org/details/gumelasticandit00goodgoog
- ↑ Per esta raó, el sistema de vulcanización s'incorpora generalment al final de la mescla.
- ↑ Peter A. Ciullo. The Rubber Formulary. (2012) 768 pag. ISBN 1455725773, ISBN 978-1455725779
- Este artícul conté una traducció derivada de «Vulcanización» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.