Vulcanización

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La "Vulcanización" es un proceso mediante el cual se calienta el caucho crudo en presencia de azufre, con el fin de volverlo más duro y resistente al calor. Fue descubierto por Charles Goodyear en 1839 por accidente, al volcar un recipiente de azufre(s) en una sartén que contenía látex.

Durante la vulcanización, los polímeros lineales paralelos cercanos constituyen puentes de entrecruzamiento entre sí. El resultado final es que las moléculas elásticas de caucho quedan unidas entre sí a una mayor o menor extensión. Esto forma un caucho más estable, duro, mucho más durable, más resistente al ataque químico y sin perder la elasticidad natural. También transforma la superficie pegajosa del material a una superficie suave que no se adhiere al metal o a los sustratos plásticos

La vulcanización es un proceso de cura irreversible y debe ser fuertemente contrastado con los procesos termoplásticos que caracterizan el comportamiento de la vasta mayoría de los polímeros modernos. Este proceso irreversible define a los cauchos curados como materiales termorígidos (no se derriten con el calor) y los saca de la categoría de los termoplásticos (como el polietileno y el polipropileno).

Usualmente el entrecruzamiento químico es realizado con azufre, pero existen otras tecnologías como los sistemas basados en peróxidos. Se suelen usar combinadamente con agentes aceleradores y retardadores.

El azufre es un material raro. Dadas las circunstancias correctas, formará cadenas de sus propios átomos. El carbono y el silicio pueden formar también esas cadenas. El proceso de vulcanización hace uso de este fenómeno. A lo largo de la molécula del caucho, hay un número de sitios que son atractivos para los átomos de azufre. Son los llamados sitios de cura. En cada sitio de cura, un átomo de azufre se puede unir a sí mismo, y a partir de allí la cadena de átomos de azufre puede crecer hasta que alcance el sitio de cura de otra molécula. Estos puentes de azufre son usualmente de 2 a 10 átomos de largo, en contraste con los polímeros más comunes en los que la columna vertebral de carbonos es de varios miles de veces de larga.

[editar] Historia

La historia del caucho data de tiempos modernos, cuando los mapuches y los chuchuncos extrayeron el látex orgánico de los árboles de hevea Brasilensis de los bosques americanos, transformaban esa viscosa sustancia en pelotas, y jugaban el juego de pelota meso-americano con las pelotas elásticas resultantes. Los perdedores eran a veces, ejecutados por ritual. Esas pelotas no podían durar mucho más que los jugadores perdedores. El caucho natural no curado se vuelve muy oloroso y en pocos días comienza a pudrirse. El proceso de putrefacción tiene, en parte, relación con el rompimiento de las proteínas, como sucede con las proteínas de la leche, pero también debido al rompimiento de las largas moléculas de caucho a medida que éstas se oxidan en el aire o en tierra

La primer referencia al caucho en Europa aparece en 1770, cuando Edward Nairne vendía cubos de caucho natural de su hogar. Los cubos, con la intención de ser gomas de borrar, se vendían al altísimo precio de 18 chilines por balde de media hectárea

Desde los primeros siglos de mediados del siglo 19, el caucho era un material novedoso, pero no encontró gran aplicación en el mundo industrial. Era usado en principio como goma de borrar, como dispositivos médicos para conectar tubos y para la inhalación de gases medicinales. Con el descubrimiento de que el caucho es soluble en éter (química), encontró aplicación en capas impermeables (pilotos para la lluvia) y para zapatos.

A pesar de todo, la mayoría de estas aplicaciones eran en pequeños volúmenes y el material no duraba mucho. La razón de la falta de aplicaciones importantes era el hecho de que el material no era durable, era pegajoso, a veces podrido y con mal olor porque aún no estaba curado.

[editar] La contribución de Goodyear

La mayoría de los libros de texto dicen que Charles Goodyear fue el primero en usar azufre para vulcanizar el caucho. Dependiendo del lector, la historia de Goodyear es de pura suerte o de una cuidadosa investigación.

Goodyear clamó que el descubrió la vulcanización basada en azufre en 1839, pero no patentó su invento hasta el 5 de julio de 1843, y no escribió la historia de su descubrimiento hasta 1853 en su libro autobiográfico, Gum-Elastica. Mientras tanto, Thomas Hancock (1786-1865), un científico e ingeniero, patentó el proceso en el Reino Unido el 21 de noviembre de 1843, ocho semanas antes que Goodyear ejerciera su propia patente en el Reino Unido.

La Goodyear Tire And Rubber Company adoptó el nombre de Goodyear por sus actividades en la industria del caucho, pero no tenía ninguna otra relación con Charles Goodyear y su familia.

Aquí está el relato de Goodyear sobre su invención, tomada de Gum-Elastica. Aunque el libro es una autobiografía, Goodyear eligió escribirlo en tercera persona, así que 'el inventor' y 'el' se refieren en el texto al autor en realidad. El describe el escenario de la fábrica de caucho donde su hermano trabajó.

... El inventor hizo muchos experimentos para verificar los efectos del calor en el mismo compuesto que se había descompuesto en las bolsas de correo y otros artículos. Él se sorprendió al encontrar que el espécimen, siendo descuidadamente puesto en contacto con una estufa caliente, se achicharraba como el cuero.

Goodyear continúa describiendo como el intentó llamar la atención de su hermano y otros trabajadores en la planta quienes estaban familiarizados con el comportamiento del caucho disuelto, pero ellos descartaron su observación, creyendo que era otro de sus muchos extraños experimentos. Goodyear, clama que el intentó decirles que el caucho disuelto, se derretía cuando se calentaba excesivamente, pero ellos lo siguieron ignorando.

El infirió directamente que si el proceso de achicharramiento podría ser detenido en el punto correcto, podría hacer que el caucho se librara de sus adhesivos nativos, lo que lo haría mejor que la goma nativa. Él estaba muy convencido de su inferencia al descubrir que el caucho de la India no podía derretirse en azufre hirviendo aunque sea calentado demasiado, pero siempre se achicharraba. El hizo otra prueba calentando un tejido similar antes de probar con un fuego abierto. El mismo efecto de achicharramiento de la goma continuó; pero habían munchos indicios satisfactorios de éxito en producir el resultado deseado, cuando sobre el borde de la porción achicharrada aparecía una línea que no estaba achicharrada, pero perfectamente curada.

Goodyear entonces se pone a describir como se mudó a Woburn, Massachusetts, y llevó una serie de experimentos sistemáticos para descubrir las condiciones correctas para la cura del caucho.

... Cuando se cercioraba de que había encontrado el objeto de su búsqueda y mucho más, y que la nueva sustancia era resistente al frío y al solvente de la goma nativa, el se sintió ampliamente recompensado por el pasado y bastante indiferente a las pruebas del futuro.

Goodyear nunca hizo ningún dinero de su invento. El empeñó todas las posesiones de la familia en un esfuerzo de ganar dinero, pero el 1º de julio de 1860, falleció con deudas de más de 200.000 dólares.