caoutchouc

Caoutchouc (Indien. cao =arbre et ochu =déchirure) est un terme collectif désignant les polymères élastiques à partir desquels le caoutchouc est fabriqué. Le caoutchouc peut être vulcanisé, non vulcanisé ou pré-vulcanisé.

Certains types de caoutchouc produits par les plantes sont :le caoutchouc naturel, le balata, la gomme de chicle, la gutta-percha et la gomme de guayule (Parthenium argentatum ). Caoutchouc naturel, fabriqué à partir de latex (la sève laiteuse de l'arbre à caoutchouc (Hevea brasiliensis )), est la plus importante sur le plan économique. Le caoutchouc synthétique, qui couvre aujourd'hui environ 60 % de la demande mondiale, se présente sous de nombreuses formes. De plus, les régénérés de factice et de caoutchouc sont également compris comme étant du caoutchouc.

Historique

Période précolombienne

Les peuples de Méso-Amérique et les peuples autochtones d'Amazonie utilisaient le caoutchouc naturel de diverses manières. Le plus connu est le jeu de balle mésoaméricain avec une balle en caoutchouc solide. Sa propriété hydrofuge était également connue, donc du tissu en était enduit; on dit que les Mayas ont pourvu leurs pieds d'un revêtement en caoutchouc à durabilité limitée.

Les plus anciens objets connus en caoutchouc remontent à 1600 av.

Au-delà de l'Amérique centrale

Au début, les nouvelles du caoutchouc d'Amérique centrale n'atteignirent que quelques personnes en Europe, comme l'empereur Charles Quint, à qui Hernán Cortés montra une équipe de jeu de balle aztèque. Ce n'est qu'à travers les livres que la connaissance a été mise à la disposition du grand public. En 1615, Juan de Troquemadas décrit dans "De la Monarquia Indiana" comment les Indiens fabriquaient des objets hydrofuges et le conquistador Bernal Díaz del Castillo vers 1520 comment les joueurs de balle aztèques. Cependant, ce récit n'a été découvert et publié qu'en 1632 dans une bibliothèque de Madrid.

Lors d'une expédition scientifique pour l'Académie des sciences de Paris de 1735 à 1745 dans la région amazonienne, Charles Marie de La Condamine observe l'utilisation du caoutchouc et décrit le mode de production indien. Cela a déclenché d'autres rapports et les premières expériences européennes avec le nouveau matériau :en 1761, un solvant pour le caoutchouc solide a été trouvé, vers 1770 la gomme a été créée, 1791 un premier procédé breveté par Samuel Peal pour appliquer du caoutchouc dissous dans de la térébenthine sur le tissu, 1824 le premier Imperméable ou Macintosh et les bottes Wellington. Ces premières bottes en caoutchouc ont été rendues célèbres par Arthur Wellesley, 1er duc de Wellington en Angleterre au début du 19e siècle. Malgré ces succès et d'autres, le matériau restait difficile à utiliser car il commençait à coller lorsqu'il faisait chaud et devenait cassant lorsqu'il faisait froid.

Flèche et crash en caoutchouc

Après que Charles Goodyear ait inventé le procédé de vulcanisation en 1839, il y a eu un boom du caoutchouc dans la région amazonienne entre 1839 et 1910, qui a fait des villes de Manaus et de Belém les régions les plus riches du Brésil à l'époque. A cette époque, le Teatro Amazonas de Manaus a été créé, qui a ouvert ses portes le 7 janvier 1897 avec La Gioconda ouvert par Amilcare Ponchielli et le chemin de fer Madeira Mamoré (EFMM) de 364 km. Il s'agissait de transporter du caoutchouc depuis des zones de l'Amazonie difficiles d'accès par bateau jusqu'à Porto Velho sur le Rio Madeira. La liaison ferroviaire a même été mentionnée dans le traité de Petrópolis, entre la Bolivie et le Brésil, car une extension de la ligne de la ville frontalière brésilienne de Guajará-Mirim sur le Río Mamoré à la ville bolivienne de Riberalta a été convenue. Cependant, cela n'a jamais été construit car le boom du caoutchouc s'est terminé avant cela.

Après que le caoutchouc sous forme de caoutchouc soit devenu un matériau important, il y a eu des tentatives de faire pousser des hévéas dans les plantations. Ils n'ont réussi qu'en dehors de l'Amérique du Sud, comme les Anglais dans leurs colonies d'Asie. Dès 1876, l'Anglais Henry Wickham avait fait passer en contrebande environ 70 000 graines de caoutchouc du Brésil vers Ceylan britannique (aujourd'hui Sri Lanka), mais ce n'est qu'au début du XXe siècle que de plus grandes quantités d'Asie sont arrivées sur le marché. Une autre zone de production importante était l'Afrique tropicale. Surtout dans l'État indépendant du Congo sous le règne de Léopold II, la population locale a été forcée de collecter du caoutchouc avec des méthodes brutales ("atrocités du Congo"); les habitants ont également été exploités à cette fin dans les zones coloniales françaises telles que le Gabon et la République centrafricaine.

Avec les plantations en dehors du Brésil, le prix pourrait être poussé à la baisse et le boom du caoutchouc en Amazonie a pris fin. Bien que la forte demande pendant la Première Guerre mondiale ait entraîné une reprise, celle-ci n'a pas duré. Outre les Brésiliens, les Britanniques ont également souffert du bas prix, c'est pourquoi ils ont conçu le plan Stevenson (en:Stevenson Plan) en 1920, un cartel du caoutchouc qui se faisait principalement aux dépens du plus gros consommateur, les États-Unis. À cette époque, Henry Ford a imaginé de cultiver lui-même du caoutchouc au Brésil. Dans ce qui est aujourd'hui Fordlândia, dans la municipalité d'Aveiro, Ford employait jusqu'à 5 000 travailleurs dans les années 1920, mais en raison de diverses difficultés, telles que de graves infestations par le champignon Microcyclus ulei trouvé au Brésil , le projet a échoué. En 1934, il y eut une autre tentative de stabilisation du prix du caoutchouc (en:International Rubber Regulation Agreement).

Pénurie de caoutchouc pendant les guerres mondiales

Pendant les deux guerres mondiales, l'Allemagne a perdu l'accès à ses sources de caoutchouc, incitant à la recherche d'alternatives. Pendant la Première Guerre mondiale, Fritz Hofmann a produit ce que l'on appelle le caoutchouc méthyle, un substitut du caoutchouc, à partir de diméthylbutadiène.

Le caoutchouc s'est également raréfié pendant la Seconde Guerre mondiale. Cette fois non seulement pour les puissances européennes de l'Axe, mais aussi pour les Alliés, puisque les plantations asiatiques avaient été conquises par le Japon.

En Allemagne, I.G. Couleurs de 1935 à l'usine de caoutchouc styrène-butadiène de Buna. À Schkopau, par exemple, le lignite était utilisé comme matière première et l'hydrogène nécessaire provenait de l'usine voisine de Leuna.

À partir de 1940, l'État américain Rubber Reserve Company a stocké caoutchouc naturel car les USA craignaient un arrêt de l'approvisionnement en cas d'attaque japonaise en Asie. Lorsque cela s'est produit, les États-Unis ont commencé à construire 15 usines financées par le gouvernement pour le caoutchouc Buna à partir de 1941. Les brevets pour le caoutchouc styrène-butadiène étaient détenus par Standard Oil of New Jersey, qui, par le biais d'un accord avec I.G. Farben a refusé de libérer les brevets Buna pour le marché américain, sur quoi une commission d'enquête a accusé l'entreprise de "conspiration continue en faveur de l'Allemagne" et Harry S. Truman a parlé de "trahison" lors d'une conférence de presse. Le Congrès américain a décidé de libérer les brevets Buna pour l'Amérique. En 1943, la production américaine de 185 175 tonnes de "Government Rubber" dépasse pour la première fois la production allemande de 110 569 tonnes et pourra être portée à plus de 730 000 tonnes d'ici la fin de la guerre.

Il y a eu des tentatives d'utiliser d'autres plantes à caoutchouc. Pendant la campagne de Russie, la Wehrmacht allemande a capturé du matériel de recherche russe sur l'utilisation du pissenlit (Taraxacum kok-saghyz Rodin) pour la production de caoutchouc. Il y avait des plans allemands en 1944 pour cultiver des pissenlits sur 120 000 hectares en Europe de l'Est, car ils contenaient entre 6% et 10% de caoutchouc dans les racines, mais cela est devenu impossible en raison du déroulement de la guerre. Aux USA, Guayule (Parthenium argentatum ) a été étudiée comme plante de substitution pendant la Seconde Guerre mondiale. Ici aussi, le caoutchouc est principalement concentré dans les racines, avec une proportion de 7% à 10%.

Caoutchouc synthétique

Vers 1860, Greville Williams était capable de distiller l'isoprène à partir de caoutchouc naturel et la formule moléculaire C₅ H₈ déterminer. Il permet ainsi à Gustave Bouchardat, en 1879, de produire pour la première fois du caoutchouc synthétique dans un processus de plusieurs mois en chauffant de l'isoprène obtenu à partir de caoutchouc avec de l'acide chlorhydrique et en obtenant une substance caoutchouteuse. Vers 1900, J. Kondakow a produit le premier caoutchouc entièrement synthétique à partir de diméthylbutadiène et dès 1909, le premier brevet pour la production de caoutchouc synthétique a été accordé à Fritz Hofmann. 2 500 tonnes en ont été fabriquées chez Bayer à Leverkusen de 1915 à 1918.

Le premier caoutchouc synthétique commercialement viable était le caoutchouc styrène-butadiène (SBR), un polymère en émulsion de 1,3-butadiène et de styrène développé par Walter Bock en 1929. En 1930, Erich Konrad et Eduard Tschunkur ont développé le caoutchouc butadiène-acrylonitrile (NBR) et aux États-Unis, DuPont a créé le caoutchouc chloroprène (CR), qui est maintenant vendu sous le nom de néoprène. Le caoutchouc de silicone a été créé aux États-Unis en 1942 et le caoutchouc fluoré en 1948. Dans les années qui ont suivi, de plus en plus de caoutchoucs synthétiques adaptés à des besoins spécifiques ont été développés.

Caoutchouc naturel

Les anciens Mésoaméricains n'étaient pas au courant de la vulcanisation, ils ont donc accompli la transformation du latex en un matériau caoutchouteux en ajoutant des sèves d'arbres et de plantes.

Au Brésil, le caoutchouc naturel ne peut encore être obtenu qu'à grands frais comme produit de collection (extractivisme). Cette gestion écologiquement irréprochable et durable offre à de nombreux habitants une existence indépendante et décente. (voir aussi :Chico Mendes)

Formulaire commercial

Le caoutchouc naturel peut être vendu sous forme liquide, ce qui facilite son mélange ultérieur. Pour cela, la sève des arbres est épaissie sur place et stabilisée avec de l'ammoniaque. Si le caoutchouc naturel est pré-vulcanisé, il reste encore liquide.

Le caoutchouc naturel peut également être vendu comme matériau solide. Pour ce faire, le liquide est coagulé (ce qui le fait coaguler). Ensuite, le matériau humide est lavé, séché et façonné de différentes manières. Certains métiers traditionnels sont :les feuilles fumées, les feuilles séchées à l'air, les crêpes pâles (lavées) et les crêpes brunes (non lavées).

• Caoutchouc crêpe :Le caoutchouc naturel est coagulé avec du sulfite de sodium. Le caoutchouc passe à travers des rouleaux nervurés et enfin des rouleaux lisses.

• Caoutchouc en feuilles :le caoutchouc naturel est coagulé avec un acide formique ou acétique faible. Le caoutchouc est ensuite laminé dans un laminoir en une bande lisse de quelques millimètres d'épaisseur et d'environ un demi-mètre de large, et le dernier rouleau gaufre un motif caractéristique.

Après avoir été séparées en "feuilles" ou "crêpes" d'environ 1 mètre de long, celles-ci sont séchées, triées par qualité et vendues en balles d'environ 100 kg.

Aujourd'hui, le caoutchouc naturel, fabriqué selon des procédés normalisés au niveau national, est le plus courant. Des exemples de ces méthodes sont :le caoutchouc testé thaïlandais (TTR), le caoutchouc indonésien standard (SIR) ou le caoutchouc malaisien standard (SMR).

Le caoutchouc naturel peut également être vendu sous forme de poudre.

Production mondiale

Les cinq principaux pays producteurs de caoutchouc naturel sont aujourd'hui la Thaïlande, l'Indonésie, la Malaisie, l'Inde et la République populaire de Chine. Les plus gros producteurs africains sont :la Côte d'Ivoire, le Nigeria et le Libéria. La production mondiale s'élève à 7,6 millions de t (poids sec, 2003) par an, dont 80 % sont exportés. Les principaux clients sont les États-Unis, le Japon, la Chine, l'Allemagne et la France.

Source :Handelsblatt - Le monde en chiffres (2005)

Santé

Une allergie, dite allergie au latex, peut survenir au caoutchouc naturel - en fait aux traces de protéines qu'il contient. Bien que relativement répandue, la prévalence exacte n'est pas connue; la valeur estimée est de 3 à 20 %. Cependant, on sait que les personnes qui entrent souvent en contact avec le caoutchouc naturel représentent un groupe à risque qui souffrent beaucoup plus fréquemment de cette allergie. Ce sont des médecins, des infirmières en chirurgie, des infirmières, mais aussi des enfants qui doivent souvent être opérés. Si vous utilisez plutôt du caoutchouc synthétique pur, cela est possible sans aucun problème. Cependant, certains plastiques contiennent du latex naturel sans étiquetage, ce qui peut être très problématique, notamment pour les patients souffrant de cette allergie.

Caoutchouc synthétique

Article principal :Caoutchouc synthétique

Aujourd'hui, le caoutchouc est principalement produit de manière synthétique par polymérisation. Il est principalement fabriqué à partir de styrène et de butadiène, les autres bases de matières premières sont l'acrylate de styrène, l'acrylate pur, l'acétate de vinyle.

Les chaînes polymères sont généralement constituées d'hydrocarbures. Des chaînes à base de silicones ou d'autres composés sont également possibles.

Production mondiale

À l'heure actuelle, le caoutchouc synthétique représente environ 60 % de la demande totale de caoutchouc. En 1998, selon l'Institut international des producteurs de caoutchouc synthétique (IISRP), les ventes étaient de 10,4 millions de tonnes, dont 70 % étaient destinées à l'industrie automobile. Les qualités synthétiques les plus vendues sont :le caoutchouc styrène-butadiène (SBR), le caoutchouc polybutadiène (BR), le caoutchouc nitrile (NBR), le caoutchouc chloroprène (CR) et le caoutchouc éthylène-propylène-diène (EPDM). Le latex de styrène butadiène (SBL) est important pour l'industrie du tapis et le caoutchouc de silicone (SI) pour les applications à des températures allant jusqu'à 300 °C.

Structure chimique

Le caoutchouc naturel est constitué d'isoprène polymérisé (2-méthyl-1,3-butadiène) avec une structure extrêmement uniforme (teneur en cis-1,4-polyisoprène> 99 %); sa masse molaire moyenne est extraordinairement élevée à environ 2 millions de g·mol.

Propriétés des matériaux

Les propriétés du caoutchouc changent considérablement à la suite de la vulcanisation. De plus, le caoutchouc est maintenant généralement utilisé comme composé.

Le caoutchouc non vulcanisé est viscoélastique, ce qui signifie qu'après l'application d'une force externe, le matériau s'étire lentement jusqu'à son allongement final et ne reprend pas complètement sa forme d'origine une fois la force supprimée. Après vulcanisation, le caoutchouc présente deux domaines d'élasticité importants :à haute température, le matériau est toujours viscoélastique, tandis qu'à basse température, il présente un comportement élastique. Cependant, si la température tombe en dessous de la température de transition vitreuse, le caoutchouc devient dur et cassant.

Le caoutchouc naturel vulcanisé est particulièrement élastique (même à basse température) et possède une résistance à la traction élevée.

Traitement ultérieur

Le caoutchouc est généralement complété par des charges telles que le noir de carbone, par ex. B. pour augmenter la résistance à l'abrasion des pneus de voiture, des plastifiants, du factice (huiles minérales ou végétales réticulées aux propriétés caoutchouteuses), des produits chimiques de réticulation, des inhibiteurs de vieillissement, des retardateurs de flamme et des pigments ou des colorants. D'autres ajouts sont possibles en fonction des exigences du produit final.

Le caoutchouc naturel et le caoutchouc synthétique sont vulcanisés.

Le caoutchouc peut être transformé en caoutchouc poreux, également connu sous le nom de caoutchouc mousse, dans lequel la mousse élastique a une structure de pores complètement fermée pour ouvrir complètement puis-je avoir. De cette manière, non seulement le matériau et donc les coûts peuvent être économisés, mais certaines propriétés mécaniques du profilé, telles que par ex. B. la dureté peut être modifiée.

produits

Entre 65 % et 70 % de tout le caoutchouc entre dans la production de pneus de voiture.

Le caoutchouc naturel peut être utilisé comme seul polymère ou en mélange avec des caoutchoucs synthétiques. L'inconvénient est que le caoutchouc naturel peut se dissoudre lorsqu'il entre en contact avec la lumière du soleil ou la lumière UV ou avec des graisses.

Les principaux domaines d'application sont les liants pour le couchage du papier, les supports de tapis et les articles trempés tels que g. des gants fins.

Sous forme de mousse, le caoutchouc est utilisé pour les matelas et les éponges. On le retrouve également dans des films très fins pour les préservatifs, les gants ou les ballons et dans des films plus épais pour la fabrication de moules, de pneus de camion et de voiture, de supports de moteur et de divers composés caoutchouc/métal.

Une autre application importante est celle des profilés d'étanchéité en caoutchouc. En raison des propriétés climatiques favorables, l'EPDM est principalement utilisé à cet effet. Les systèmes d'étanchéité sont fabriqués par extrusion et sont souvent floqués, laminés et/ou peints lors des processus de finition ultérieurs.

Les vêtements et autres articles en caoutchouc (latex) ou en caoutchouc irritent la peau et les autres sens (odorat, optique) de manière particulière (chaleur - froid, humidité, accent mis sur les formes du corps) et servent ainsi le fétichisme du caoutchouc.

Références

Georg Abts :Introduction à la technologie du caoutchouc . Hanser-Verlag, 2007, ISBN 3-446-40940-8

• gutta-percha
• Chicle
• Balata
• Vulcanisation
• Vulcamètre

Preuves individuelles

1. ↑ "L'obsession de Ford pour le caoutchouc. Une étude empirique de la décision irrationnelle
2. ↑ Jochen Streb, Le développement de l'industrie du caoutchouc synthétique en Allemagne et aux États-Unis avant et pendant la Seconde Guerre mondiale
3. ↑ Culture de pissenlit pour la production de caoutchouc
4. ↑ Base de données des cultures Pissenlit
5. ↑ Base de données sur les cultures Guayule
6. ↑ https://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/284/5422/1988
7. ↑ Association d'information sur les allergies au latex