gomma

Gomma (indiano. cao =albero e ochu =strappo) è un termine collettivo per i polimeri elastici da cui è composta la gomma. La gomma può essere vulcanizzata, non vulcanizzata o prevulcanizzata.

Alcuni tipi di gomma prodotti dalle piante sono:gomma naturale, balata, gomma chicle, guttaperca e gomma guayule (Parthenium argentatum ). Gomma naturale, a base di lattice (la linfa lattiginosa dell'albero della gomma (Hevea brasiliensis )), è quella economicamente più importante. La gomma sintetica, che oggi copre circa il 60% della domanda mondiale, è disponibile in molte forme. Inoltre, si intendono gomma anche factice e rigenerati di gomma.

Cronologia

Periodo precolombiano

I popoli della Mesoamerica e i popoli indigeni dell'Amazzonia hanno utilizzato la gomma naturale in vari modi. Il più noto è il gioco della palla mesoamericano con una palla di gomma piena. Era anche nota la sua proprietà idrorepellente, quindi il tessuto ne veniva rivestito; si dice che i Maya abbiano fornito ai loro piedi un rivestimento in gomma a durata limitata.

Gli oggetti in gomma più antichi conosciuti risalgono al 1600 a.C.

Oltre l'America Centrale

All'inizio, la notizia della gomma dall'America centrale raggiunse solo poche persone in Europa, come l'imperatore Carlo V, al quale Hernán Cortés mostrò una squadra di gioco della palla azteca. È stato solo attraverso i libri che la conoscenza è stata resa disponibile al grande pubblico. Nel 1615 Juan de Troquemadas descrisse in "De la Monarquia Indiana" come gli indiani realizzassero oggetti idrorepellenti e il conquistador Bernal Díaz del Castillo intorno al 1520 come giocatori di palla aztechi. Tuttavia, questo resoconto fu scoperto e pubblicato solo nel 1632 in una biblioteca di Madrid.

In una spedizione scientifica per l'Accademia delle scienze di Parigi dal 1735 al 1745 nella regione amazzonica, Charles Marie de La Condamine osservò come veniva utilizzata la gomma e descrisse il metodo di produzione indiano. Ciò ha innescato ulteriori segnalazioni e i primi esperimenti europei con il nuovo materiale:nel 1761 è stato trovato un solvente per gomma solida, intorno al 1770 è stata creata la gomma da cancellare, 1791 un primo processo brevettato da Samuel Peal per applicare gomma disciolta in trementina su tessuto, 1824 il primo Impermeabile o Macintosh e gli stivali Wellington. Questi primi stivali di gomma furono resi famosi da Arthur Wellesley, primo duca di Wellington in Inghilterra all'inizio del XIX secolo. Nonostante questi e altri successi, il materiale era ancora difficile da usare perché iniziava ad attaccarsi quando faceva caldo e diventava fragile quando faceva freddo.

Boma di gomma e crash

Dopo che Charles Goodyear inventò il processo di vulcanizzazione nel 1839, ci fu un boom della gomma nella regione amazzonica tra il 1839 e il 1910, che rese le città di Manaus e Belém le regioni più ricche del Brasile all'epoca. Fu allora creato il Teatro Amazonas di Manaus, inaugurato il 7 gennaio 1897 con La Gioconda aperta da Amilcare Ponchielli e dalla Ferrovia Madeira Mamoré di 364 km (EFMM). Si trattava di trasportare gomma da zone dell'Amazzonia difficili da raggiungere in nave a Porto Velho sul Rio Madeira. Il collegamento ferroviario è stato persino menzionato nel Trattato di Petrópolis, tra Bolivia e Brasile, poiché è stato concordato un prolungamento della linea dalla città di confine brasiliana di Guajará-Mirim sul Río Mamoré alla città boliviana di Riberalta. Tuttavia, questo non è mai stato costruito perché il boom della gomma è terminato prima.

Dopo che la gomma sotto forma di gomma è diventata un materiale importante, ci sono stati tentativi di coltivare alberi della gomma nelle piantagioni. Hanno avuto successo solo al di fuori del Sud America, come gli inglesi nelle loro colonie in Asia. Già nel 1876, l'inglese Henry Wickham aveva contrabbandato circa 70.000 semi di gomma dal Brasile al Ceylon britannico (ora Sri Lanka), ma è stato solo all'inizio del XX secolo che grandi quantità dall'Asia sono arrivate sul mercato. Un'altra importante area di produzione era l'Africa tropicale. Soprattutto nello Stato Libero del Congo sotto il governo di Leopoldo II, la popolazione locale fu costretta a raccogliere la gomma con metodi brutali ("atrocità del Congo"); gli abitanti furono sfruttati a questo scopo anche nelle aree coloniali francesi come il Gabon e la Repubblica Centrafricana.

Con le piantagioni al di fuori del Brasile, il prezzo potrebbe essere abbassato e il boom della gomma in Amazzonia si è concluso. Sebbene la grande richiesta durante la prima guerra mondiale abbia portato a una ripresa, questa non durò. Oltre ai brasiliani, anche gli inglesi hanno sofferto del prezzo basso, motivo per cui hanno ideato nel 1920 lo Stevenson Plan (en:Stevenson Plan), un cartello della gomma che era principalmente a spese del più grande consumatore, gli Stati Uniti. A quel tempo, Henry Ford escogitò un piano per coltivare lui stesso la gomma in Brasile. In quella che oggi è Fordlândia, nel comune di Aveiro, Ford ha impiegato fino a 5.000 lavoratori negli anni '20, ma a causa di varie difficoltà, come le gravi infestazioni del fungo Microcyclus ulei trovato in Brasile , il progetto è fallito. Nel 1934 ci fu un altro tentativo di stabilizzare il prezzo della gomma (en:International Rubber Regulation Agreement).

Carenza di gomma durante le guerre mondiali

Durante entrambe le guerre mondiali, la Germania ha perso l'accesso alle sue fonti di gomma, spingendo alla ricerca di alternative. Durante la prima guerra mondiale, Fritz Hofmann produsse la cosiddetta gomma metilica, un sostituto della gomma, dal dimetil butadiene.

Anche la gomma divenne scarsa durante la seconda guerra mondiale. Questa volta non solo per le potenze dell'Asse europeo, ma anche per gli Alleati, poiché le piantagioni asiatiche erano state conquistate dal Giappone.

In Germania, I.G. Colori dal 1935 presso la fabbrica Buna, gomma stirene butadiene. A Schkopau, ad esempio, la lignite veniva utilizzata come materia prima e l'idrogeno necessario proveniva dal vicino stabilimento di Leuna.

Dal 1940 lo stato statunitense ha immagazzinato la Rubber Reserve Company gomma naturale perché gli Usa temevano uno stop delle forniture in caso di attacco giapponese in Asia. Quando ciò accadde, gli Stati Uniti iniziarono a costruire 15 fabbriche finanziate dal governo per la gomma Buna dal 1941. I brevetti per la gomma stirene-butadiene sono stati detenuti dalla Standard Oil del New Jersey, che, attraverso un accordo con I.G. Farben ha rifiutato di rilasciare i brevetti Buna per il mercato americano, dopo di che una commissione d'inchiesta ha accusato la compagnia di "continua cospirazione a favore della Germania" e Harry S. Truman ha parlato di "tradimento" in una conferenza stampa. Il Congresso americano ha deciso di rilasciare i brevetti Buna per l'America. Nel 1943, la produzione statunitense di 185.175 tonnellate di "Government Rubber" superò per la prima volta la produzione tedesca di 110.569 tonnellate e potrebbe essere aumentata a oltre 730.000 tonnellate entro la fine della guerra.

Ci sono stati tentativi di utilizzare altri impianti di produzione di gomma. Durante la campagna di Russia, la Wehrmacht tedesca catturò materiale di ricerca russo sull'uso del dente di leone (Taraxacum kok-saghyz Rodin) per la produzione della gomma. C'erano piani tedeschi nel 1944 per coltivare denti di leone su 120.000 ettari nell'Europa orientale, poiché contenevano tra il 6% e il 10% di gomma nelle radici, ma ciò divenne impossibile a causa del corso della guerra. Negli Stati Uniti, Guayule (Parthenium argentatum ) è stata studiata come pianta sostitutiva durante la seconda guerra mondiale. Anche qui la gomma è concentrata principalmente nelle radici, con una proporzione dal 7% al 10%.

Gomma sintetica

Intorno al 1860, Greville Williams riuscì a distillare l'isoprene dalla gomma naturale e la formula molecolare C₅ H₈ determinare. In questo modo permise a Gustave Bouchardat nel 1879 di produrre per la prima volta gomma sintetica con un processo della durata di diversi mesi riscaldando l'isoprene ottenuto dalla gomma con acido cloridrico e ottenendo una sostanza simile alla gomma. Intorno al 1900 J. Kondakow produsse la prima gomma completamente sintetica dal dimetilbutadiene e già nel 1909 il primo brevetto per la produzione di gomma sintetica fu concesso a Fritz Hofmann. Dal 1915 al 1918 ne furono prodotte 2.500 tonnellate presso la Bayer di Leverkusen.

La prima gomma sintetica commercialmente valida era la gomma stirene-butadiene (SBR), un polimero in emulsione di 1,3-butadiene e stirene sviluppato da Walter Bock nel 1929. Nel 1930, Erich Konrad ed Eduard Tschunkur svilupparono la gomma butadiene-acrilonitrile (NBR) e negli Stati Uniti DuPont creò la gomma cloroprene (CR), che ora è venduta come neoprene. La gomma siliconica è stata creata negli Stati Uniti nel 1942 e la gomma al fluoro nel 1948. Negli anni a seguire sono state sviluppate sempre più gomme sintetiche su misura per esigenze specifiche.

Gomma naturale

Gli antichi mesoamericani non erano a conoscenza della vulcanizzazione, quindi realizzarono la trasformazione del lattice in un materiale simile alla gomma aggiungendo linfa di alberi e piante.

In Brasile, la gomma naturale può ancora essere ottenuta a caro prezzo solo come prodotto da collezione (estrattivismo). Questa gestione ecologicamente impeccabile e sostenibile offre a molti locali un'esistenza indipendente e dignitosa. (vedi anche:Chico Mendes)

Modulo commerciale

La gomma naturale può essere venduta come liquido, rendendola facile da miscelare in seguito. A tale scopo, la linfa dell'albero viene addensata in loco e stabilizzata con ammoniaca. Se la gomma naturale è prevulcanizzata, rimane ancora liquida.

La gomma naturale può essere venduta anche come materiale solido. Per fare ciò, il liquido viene coagulato (facendolo coagulare). Quindi il materiale umido viene lavato, asciugato e modellato in vari modi. Alcuni mestieri tradizionali sono:fogli affumicati, fogli asciugati all'aria, crepes chiare (lavate) e crepes marroni (non lavate).

• Gomma crespa:La gomma naturale viene coagulata con solfito di sodio. La gomma scorre attraverso rulli nervati e infine alcuni rulli lisci.

• Fogli di gomma:la gomma naturale viene coagulata con un acido formico o acetico debole. La gomma viene quindi arrotolata in un laminatoio in una striscia liscia spessa pochi millimetri e larga circa mezzo metro, e l'ultimo rullo imprime un disegno caratteristico.

Dopo essere state separate in 'fogli' o 'crepes' lunghe circa 1 metro, queste vengono essiccate, selezionate per qualità e vendute in balle da circa 100 kg.

Oggi la gomma naturale, prodotta con processi standardizzati a livello nazionale, è la più comune. Esempi di questi metodi sono:Thai Tested Rubber (TTR), Standard Indonesian Rubber (SIR) o Standard Malaysian Rubber (SMR).

La gomma naturale può essere venduta anche sotto forma di polvere.

Produzione mondiale

I cinque più importanti paesi produttori di gomma naturale oggi sono Thailandia, Indonesia, Malesia, India e Repubblica popolare cinese. I maggiori produttori africani sono:Costa d'Avorio, Nigeria e Liberia. La produzione mondiale ammonta a 7,6 milioni di t (peso secco, 2003) all'anno, di cui l'80% viene esportato. I principali clienti sono Stati Uniti, Giappone, Cina, Germania e Francia.

Fonte:Handelsblatt - Il mondo in cifre (2005)

Salute

Un'allergia, la cosiddetta allergia al lattice, può verificarsi alla gomma naturale, in realtà alle tracce di proteine ​​in essa contenute. Sebbene relativamente diffuso, l'esatta prevalenza non è nota; il valore stimato è 3-20%. Tuttavia, è noto che le persone che entrano spesso in contatto con la gomma naturale rappresentano un gruppo a rischio che soffre di questa allergia significativamente più frequentemente. Si tratta di medici, infermieri chirurgici, infermieri, ma anche bambini che spesso devono essere operati. Se si utilizza invece gomma sintetica pura, questo è possibile senza problemi. Tuttavia, alcune materie plastiche contengono lattice naturale senza etichettatura, il che può essere molto problematico, soprattutto per i pazienti con questa allergia.

Gomma sintetica

Articolo principale:gomma sintetica

Oggi la gomma viene prodotta principalmente sinteticamente attraverso la polimerizzazione. È composto principalmente da stirene e butadiene, altre basi di materie prime sono stirene acrilato, acrilato puro, acetato di vinile.

Le catene polimeriche sono solitamente costituite da idrocarburi. Sono possibili anche catene a base di siliconi o altri composti.

Produzione mondiale

Attualmente, la gomma sintetica rappresenta circa il 60% della domanda totale di gomma. Nel 1998, secondo l'Istituto internazionale per i produttori di gomma sintetica (IISRP), le vendite sono state di 10,4 milioni di tonnellate, il 70% delle quali è andato all'industria automobilistica. I gradi sintetici più venduti sono:gomma stirene-butadiene (SBR), gomma polibutadiene (BR), gomma nitrile (NBR), gomma cloroprene (CR) e gomma etilene-propilene-diene (EPDM). Il lattice di stirene butadiene (SBL) è importante per l'industria dei tappeti e la gomma siliconica (SI) per applicazioni a temperature fino a 300 °C.

Struttura chimica

La gomma naturale è costituita da isoprene polimerizzato (2-metil-1,3-butadiene) a struttura estremamente uniforme (contenuto di cis-1,4-poliisoprene> 99%); la sua massa molare media è straordinariamente alta, intorno ai 2 milioni di g·mol.

Proprietà dei materiali

Le proprietà della gomma cambiano in modo significativo a causa della vulcanizzazione. Inoltre, la gomma è ora generalmente utilizzata come mescola.

La gomma non vulcanizzata è viscoelastica, il che significa che dopo l'applicazione di una forza esterna, il materiale si allunga lentamente fino al suo allungamento finale e non ritorna completamente alla sua forma originale dopo che la forza è stata rimossa. Dopo la vulcanizzazione, la gomma mostra due importanti aree di elasticità:alle alte temperature, il materiale è ancora viscoelastico, mentre alle basse temperature mostra un comportamento elastico. Tuttavia, se la temperatura scende al di sotto della temperatura di transizione vetrosa, la gomma diventa dura e fragile.

La gomma naturale vulcanizzata è particolarmente elastica (anche alle basse temperature) ed ha un'elevata resistenza alla trazione.

Ulteriore elaborazione

La gomma è solitamente integrata da riempitivi come il nerofumo, ad es. B. per aumentare la resistenza all'abrasione di pneumatici per auto, plastificanti, factice (oli minerali o vegetali reticolati con proprietà simili alla gomma), prodotti chimici reticolanti, inibitori dell'invecchiamento, ritardanti di fiamma e pigmenti o coloranti. Ulteriori aggiunte sono possibili a seconda delle esigenze del prodotto finale.

Sia la gomma naturale che quella sintetica sono vulcanizzate.

La gomma può essere ulteriormente trasformata in gomma porosa, nota anche come gommapiuma, in cui la schiuma elastica ha una struttura a pori completamente chiusi per aprire completamente potrebbe avere. In questo modo si possono risparmiare non solo materiale e quindi costi, ma anche determinate proprietà meccaniche del profilo, come ad es. B. la durezza può essere modificata.

prodotti

Tra il 65% e il 70% di tutta la gomma viene utilizzata per la produzione di pneumatici per auto.

La gomma naturale può essere utilizzata come suola polimerica o in miste con gomme sintetiche. Lo svantaggio è che la gomma naturale può dissolversi a contatto con la luce solare o con i raggi UV o con i grassi.

Le principali aree di applicazione sono i leganti per il rivestimento di carta, il supporto per tappeti e gli articoli impregnati come g. guanti sottili.

In forma espansa, la gomma viene utilizzata per materassi e spugne. Si trova anche in film molto sottili per preservativi, guanti o palloncini e in film più spessi per la produzione di stampi, pneumatici per autocarri e auto, supporti motore e varie mescole gomma/metallo.

Un'altra importante applicazione sono i profili di tenuta in gomma. A causa delle proprietà climatiche favorevoli, l'EPDM viene utilizzato principalmente per questo. I sistemi di tenuta sono realizzati per estrusione e sono spesso floccati, laminati e/o verniciati nei successivi processi di finitura.

Gli indumenti e altri articoli in caucciù (lattice) o gomma irritano la pelle e gli altri sensi (odore, ottica) in modo speciale (calore - freddo, umidità, enfasi sulle forme del corpo) e quindi servono al feticismo della gomma.

Riferimenti

Georg Abts:Introduzione alla tecnologia della gomma . Hanser-Verlag, 2007, ISBN 3-446-40940-8

• guttaperca
• Cile
• Balata
• Vulcanizzazione
• Vulcametro

Prove individuali

1. ↑ "L'ossessione di Ford per la gomma. Uno studio empirico sulla decisione irrazionale
2. ↑ Jochen Streb, Lo sviluppo dell'industria della gomma sintetica in Germania e negli Stati Uniti prima e durante la seconda guerra mondiale
3. ↑ Coltivazione di tarassaco per la produzione di gomma
4. ↑ Ritaglia il dente di leone del database
5. ↑ Database delle colture Guayule
6. ↑ https://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/284/5422/1988
7. ↑ Associazione per le informazioni sull'allergia al lattice