goma

Goma (indio. cao =árbol y ochu =desgarro) es un término colectivo para los polímeros elásticos a partir de los cuales se fabrica el caucho. El caucho puede ser vulcanizado, sin vulcanizar o prevulcanizado.

Algunos tipos de caucho producidos por las plantas son:caucho natural, balata, chicle, gutapercha y guayule (Parthenium argentatum ). Caucho natural, elaborado a partir de látex (la savia lechosa del árbol del caucho (Hevea brasiliensis )), es el más importante económicamente. El caucho sintético, que hoy cubre alrededor del 60 % de la demanda mundial, se presenta en muchas formas. Además, los regenerados de factice y caucho también se entienden como caucho.

Historia

Período Precolombino

Los pueblos de Mesoamérica y los pueblos indígenas de la Amazonía utilizaron el caucho natural de diversas formas. El más conocido es el juego de pelota mesoamericano con una pelota de goma maciza. También se conocía su propiedad repelente al agua, por lo que se recubría la tela; Se dice que los mayas proporcionaron a sus pies un revestimiento de caucho de duración limitada.

Los objetos de caucho más antiguos que se conocen datan del 1600 a.

Más allá de Centroamérica

En un principio, la noticia del caucho procedente de Centroamérica solo llegó a unos pocos en Europa, como el emperador Carlos V, a quien Hernán Cortés le mostró un equipo azteca de juego de pelota. Fue solo a través de los libros que el conocimiento se puso a disposición del público en general. En 1615 Juan de Troquemadas describió en “De la Monarquia Indiana” cómo los indígenas fabricaban objetos hidrofugantes y el conquistador Bernal Díaz del Castillo hacia 1520 cómo los aztecas jugaban pelota. Sin embargo, este relato no fue descubierto y publicado hasta 1632 en una biblioteca de Madrid.

En una expedición científica de la Academia de Ciencias de París de 1735 a 1745 en la región del Amazonas, Charles Marie de La Condamine observó cómo se usaba el caucho y describió el método indio de producción. Esto desencadenó nuevos informes y los primeros experimentos europeos con el nuevo material:en 1761 se encontró un disolvente para el caucho sólido, alrededor de 1770 se creó el borrador, 1791 un primer proceso patentado por Samuel Peal para aplicar caucho disuelto en aguarrás a la tela, 1824 el primero Raincoat o Macintosh y las botas Wellington. Estas primeras botas de agua se hicieron famosas por Arthur Wellesley, primer duque de Wellington en Inglaterra a principios del siglo XIX. A pesar de estos y otros éxitos, el material seguía siendo difícil de usar porque comenzaba a adherirse cuando hacía calor y se volvía quebradizo cuando hacía frío.

Golpe de goma y choque

Después de que Charles Goodyear inventara el proceso de vulcanización en 1839, hubo un auge del caucho en la región amazónica entre 1839 y 1910, lo que convirtió a las ciudades de Manaus y Belém en las regiones más ricas de Brasil en ese momento. En esa época se crea el Teatro Amazonas de Manaus, que se inauguró el 7 de enero de 1897 con La Gioconda inaugurado por Amilcare Ponchielli y el Ferrocarril Madeira Mamoré (EFMM) de 364 km. Esto fue para transportar caucho desde áreas del Amazonas que eran de difícil acceso por barco a Porto Velho en el Río Madeira. La conexión ferroviaria incluso fue mencionada en el Tratado de Petrópolis, entre Bolivia y Brasil, ya que allí se acordó una extensión de la línea desde la ciudad fronteriza brasileña de Guajará-Mirim sobre el río Mamoré hasta la ciudad boliviana de Riberalta. Sin embargo, este nunca se construyó porque el auge del caucho terminó antes.

Después de que el caucho en forma de caucho se convirtiera en un material importante, hubo intentos de cultivar árboles de caucho en las plantaciones. Solo tuvieron éxito fuera de América del Sur, como los ingleses en sus colonias en Asia. Ya en 1876, el inglés Henry Wickham había pasado de contrabando alrededor de 70.000 semillas de caucho de Brasil a Ceilán británico (ahora Sri Lanka), pero no fue hasta principios del siglo XX cuando llegaron al mercado cantidades más grandes de Asia. Otra importante zona de producción fue el África tropical. Especialmente en el Estado Libre del Congo bajo el gobierno de Leopoldo II, la población local se vio obligada a recolectar caucho con métodos brutales ("atrocidades del Congo"); los habitantes también fueron explotados con este fin en áreas coloniales francesas como Gabón y la República Centroafricana.

Con las plantaciones fuera de Brasil, el precio podría bajar y el boom del caucho en la Amazonía llegó a su fin. Aunque la gran demanda durante la Primera Guerra Mundial propició un auge, éste no duró mucho. Además de los brasileños, los británicos también sufrieron por el bajo precio, por lo que idearon el Plan Stevenson (en:Stevenson Plan) en 1920, un cartel del caucho que estaba principalmente a expensas del mayor consumidor, los EE. UU. En ese momento, Henry Ford ideó el plan de cultivar caucho él mismo en Brasil. En lo que hoy es Fordlândia, en el municipio de Aveiro, Ford empleaba hasta 5.000 trabajadores en la década de 1920, pero debido a diversas dificultades, como severas infestaciones por el hongo Microcyclus ulei que se encuentra en Brasil , el proyecto fracasó. En 1934 hubo otro intento de estabilizar el precio del caucho (en:International Rubber Regulation Agreement).

Escasez de caucho durante las guerras mundiales

Durante ambas guerras mundiales, Alemania perdió el acceso a sus fuentes de caucho, lo que provocó la búsqueda de alternativas. Durante la Primera Guerra Mundial, Fritz Hofmann produjo el llamado caucho de metilo, un sustituto del caucho, a partir del dimetilbutadieno.

El caucho también escaseó durante la Segunda Guerra Mundial. Esta vez no solo para las potencias europeas del Eje, sino también para los Aliados, ya que las plantaciones asiáticas habían sido conquistadas por Japón.

En Alemania, I.G. Colores de 1935 en la fábrica Buna caucho estireno butadieno. En Schkopau, por ejemplo, se utilizó lignito como materia prima y el hidrógeno necesario provino de la planta vecina de Leuna.

Desde 1940, la Rubber Reserve Company estatal de EE. UU. almacenó caucho natural porque EE. UU. temía una interrupción del suministro en caso de un ataque japonés en Asia. Cuando esto sucedió, EE. UU. comenzó a construir 15 fábricas de caucho Buna financiadas por el gobierno a partir de 1941. Las patentes del caucho de estireno butadieno estaban en manos de Standard Oil de New Jersey, que, mediante un acuerdo con I.G. Farben se negó a liberar las patentes de Buna para el mercado estadounidense, por lo que una comisión de investigación acusó a la empresa de una "conspiración continua a favor de Alemania" y Harry S. Truman habló de "traición" en una conferencia de prensa. El Congreso estadounidense decidió liberar las patentes de Buna para América. En 1943, la producción estadounidense de 185 175 toneladas de "Government Rubber" superó por primera vez la producción alemana de 110 569 toneladas y podría incrementarse a más de 730 000 toneladas al final de la guerra.

Ha habido intentos de utilizar otras plantas productoras de caucho. Durante la campaña rusa, la Wehrmacht alemana capturó material de investigación ruso sobre el uso del diente de león (Taraxacum kok-saghyz Rodin) para la producción de caucho. Había planes alemanes en 1944 para cultivar dientes de león en 120.000 hectáreas en Europa del Este, ya que contenían entre un 6% y un 10% de caucho en las raíces, pero esto se hizo imposible debido al curso de la guerra. UU., Guayule (Parthenium argentatum ) fue estudiada como planta sustituta durante la Segunda Guerra Mundial. Aquí, también, el caucho se concentra principalmente en las raíces, con una proporción de 7% a 10%.

Caucho sintético

Alrededor de 1860, Greville Williams pudo destilar isopreno a partir de caucho natural y la fórmula molecular C₅ H₈ determinar. De esta manera permitió a Gustave Bouchardat en 1879 producir caucho sintético por primera vez en un proceso que duró varios meses calentando isopreno obtenido del caucho con ácido clorhídrico y obteniendo una sustancia similar al caucho. Alrededor de 1900, J. Kondakow produjo el primer caucho totalmente sintético a partir de dimetilbutadieno y ya en 1909 se concedió la primera patente para la producción de caucho sintético a Fritz Hofmann. Se fabricaron 2.500 toneladas en Bayer en Leverkusen entre 1915 y 1918.

El primer caucho sintético comercialmente viable fue el caucho de estireno-butadieno (SBR), un polímero en emulsión de 1,3-butadieno y estireno desarrollado por Walter Bock en 1929. En 1930, Erich Konrad y Eduard Tschunkur desarrollaron el caucho de butadieno-acrilonitrilo (NBR) y en los EE. UU. DuPont creó el caucho de cloropreno (CR), que ahora se vende como neopreno. El caucho de silicona se creó en EE. UU. en 1942 y el caucho de flúor en 1948. En los años siguientes, se desarrollaron más y más cauchos sintéticos adaptados a necesidades específicas.

Caucho natural

Los antiguos mesoamericanos desconocían la vulcanización, por lo que lograron la transformación del látex en un material similar al caucho mediante la adición de savia de árboles y plantas.

En Brasil, el caucho natural todavía solo se puede obtener a un gran costo como producto de colección (extractivismo). Esta gestión ecológicamente impecable y sostenible ofrece a muchos lugareños una existencia digna e independiente. (ver también:Chico Mendes)

Formulario comercial

El caucho natural se puede vender como líquido, lo que facilita su mezcla posterior. Para ello, la savia del árbol se espesa in situ y se estabiliza con amoníaco. Si el caucho natural se vulcaniza previamente, aún permanece líquido.

El caucho natural también se puede vender como material sólido. Para ello, se coagula el líquido (provocando su coagulación). Luego, el material húmedo se lava, se seca y se le da forma de varias maneras. Algunos oficios tradicionales son:sábanas ahumadas, sábanas secadas al aire, crepes pálidos (lavados) y crepes marrones (sin lavar).

• Caucho crepé:El caucho natural se coagula con sulfito de sodio. La goma discurre por unos rodillos nervados y finalmente unos rodillos lisos.

• Caucho en láminas:El caucho natural se coagula con un ácido fórmico o acético débil. Luego, el caucho se enrolla en un laminador en una tira lisa de unos pocos milímetros de espesor y alrededor de medio metro de ancho, y el último rodillo graba un patrón característico.

Después de ser separados en 'láminas' o 'crepes' de aproximadamente 1 metro de largo, estos se secan, se clasifican por calidad y se venden en fardos de unos 100 kg.

Hoy en día, el caucho natural, fabricado mediante procesos estandarizados a nivel nacional, es el más común. Ejemplos de estos métodos son:caucho probado tailandés (TTR), caucho estándar de Indonesia (SIR) o caucho estándar de Malasia (SMR).

El caucho natural también se puede vender en forma de polvo.

Producción mundial

Los cinco países productores de caucho natural más importantes en la actualidad son Tailandia, Indonesia, Malasia, India y la República Popular China. Los mayores productores africanos son:Costa de Marfil, Nigeria y Liberia. La producción mundial asciende a 7,6 millones de t (peso seco, 2003) al año, de las cuales el 80% se exporta. Los principales clientes son EE. UU., Japón, China, Alemania y Francia.

Fuente:Handelsblatt - El mundo en cifras (2005)

Salud

Una alergia, la llamada alergia al látex, puede ocurrir al caucho natural, en realidad a los rastros de proteína que contiene. Aunque está relativamente extendido, se desconoce la prevalencia exacta; el valor estimado es 3-20%. Sin embargo, se sabe que las personas que a menudo entran en contacto con el caucho natural representan un grupo de riesgo que padece esta alergia con una frecuencia significativamente mayor. Estos son médicos, enfermeras quirúrgicas, enfermeras, pero también niños que a menudo tienen que ser operados. Si utiliza caucho sintético puro en su lugar, esto es posible sin ningún problema. Sin embargo, algunos plásticos contienen látex natural sin etiquetar, lo que puede ser muy problemático, especialmente para pacientes con esta alergia.

Caucho sintético

Artículo principal:Caucho sintético

Hoy en día, el caucho se produce principalmente de forma sintética mediante polimerización. Está hecho principalmente de estireno y butadieno, otras bases de materia prima son acrilato de estireno, acrilato puro, acetato de vinilo.

Las cadenas poliméricas suelen estar formadas por hidrocarburos. También son posibles las cadenas a base de siliconas u otros compuestos.

Producción mundial

En la actualidad, el caucho sintético representa alrededor del 60% de la demanda total de caucho. En 1998, según el Instituto Internacional de Productores de Caucho Sintético (IISRP), las ventas fueron de 10,4 millones de toneladas, de las cuales el 70% se destinó a la industria automotriz. Los grados sintéticos más vendidos son:caucho de estireno-butadieno (SBR), caucho de polibutadieno (BR), caucho de nitrilo (NBR), caucho de cloropreno (CR) y caucho de etileno-propileno-dieno (EPDM). El látex de estireno butadieno (SBL) es importante para la industria de las alfombras y el caucho de silicona (SI) para aplicaciones a temperaturas de hasta 300 °C.

Estructura química

El caucho natural consiste en isopreno polimerizado (2-metil-1,3-butadieno) con una estructura extremadamente uniforme (contenido de cis-1,4-poliisopreno> 99 %); su masa molar promedio es extraordinariamente alta, alrededor de 2 millones de g·mol.

Propiedades de los materiales

Las propiedades del caucho cambian significativamente como resultado de la vulcanización. Además, el caucho ahora se usa generalmente como compuesto.

El caucho no vulcanizado es viscoelástico, lo que significa que después de aplicar una fuerza externa, el material se estira lentamente hasta su elongación final y no vuelve completamente a su forma original después de que se elimina la fuerza. Después de la vulcanización, el caucho muestra dos áreas importantes de elasticidad:a altas temperaturas, el material sigue siendo viscoelástico, mientras que a bajas temperaturas muestra un comportamiento elástico. Sin embargo, si la temperatura cae por debajo de la temperatura de transición vítrea, el caucho se vuelve duro y quebradizo.

El caucho natural vulcanizado es particularmente elástico (incluso a bajas temperaturas) y tiene una alta resistencia a la tracción.

Procesamiento posterior

El caucho generalmente se complementa con rellenos como negro de humo, p. B. para aumentar la resistencia a la abrasión de neumáticos de automóviles, plastificantes, factice (aceites minerales o vegetales reticulados con propiedades similares al caucho), productos químicos reticulantes, inhibidores del envejecimiento, retardantes de llama y pigmentos o colorantes. Es posible realizar más adiciones dependiendo de los requisitos del producto final.

Tanto el caucho natural como el caucho sintético están vulcanizados.

El caucho se puede procesar posteriormente para obtener caucho poroso, también conocido como caucho de espuma, en el que la espuma elástica tiene una estructura de poros completamente cerrados. para abrir completamente puede tener. De esta manera, no solo se puede ahorrar material y, por lo tanto, costes, sino también ciertas propiedades mecánicas del perfil, como p. B. la dureza se puede cambiar.

productos

Entre el 65 % y el 70 % de todo el caucho se destina a la producción de neumáticos para automóviles.

El caucho natural se puede utilizar como único polímero o en mezclas con cauchos sintéticos. La desventaja es que el caucho natural puede disolverse cuando entra en contacto con la luz solar o la luz ultravioleta o con grasas.

Las principales áreas de aplicación son aglutinantes para estucado de papel, revestimiento de moquetas y artículos sumergidos como por ejemplo, guantes finos.

En forma de espuma, el caucho se usa para colchones y esponjas. También se encuentra en películas muy delgadas para condones, guantes o globos y en películas más gruesas para la fabricación de moldes, llantas para camiones y automóviles, soportes de motores y varios compuestos de caucho/metal.

Otra aplicación importante son los perfiles de sellado de caucho. EPDM se utiliza principalmente para esto debido a sus propiedades climáticas favorables. Los sistemas de sellado se fabrican por extrusión y, a menudo, se flocan, laminan y/o pintan en procesos de acabado posteriores.

Las prendas y otros artículos hechos de caucho (látex) o caucho irritan la piel y otros sentidos (olfato, óptica) de manera especial (calor - frío, humedad, énfasis en las formas del cuerpo) y por lo tanto sirven al fetichismo del caucho.

Referencias

Georg Abts:Introducción a la tecnología del caucho . Hanser-Verlag, 2007, ISBN 3-446-40940-8

• gutapercha
• Chicle
• Balata
• Vulcanización
• Vulcametro

Pruebas individuales

1. ↑ "La obsesión de Ford por el caucho. Un estudio empírico de la decisión irracional
2. ↑ Jochen Streb, El desarrollo de la industria del caucho sintético en Alemania y EE. UU. antes y durante la Segunda Guerra Mundial
3. ↑ Cultivo de diente de león para la producción de caucho
4. ↑ Diente de león de la base de datos de cultivos
5. ↑ Base de datos de cultivos de Guayule
6. ↑ https://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/284/5422/1988
7. ↑ Asociación de información sobre alergias al látex