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Caoutchouc

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Caoutchouc est un polymère hydrocarboné élastique qui se présente sous la forme d'une suspension colloïdale laiteuse (appelée latex) dans la sève de plusieurs variétés de plantes. Le caoutchouc peut également être produit par synthèse.

Malheureusement, l'histoire du caoutchouc a également un côté sombre. Il y a environ cent ans, des millions d'Africains sont morts dans l'État libre du Congo à cause de la convoitise du caoutchouc et des profits du caoutchouc.

Sources

La principale source commerciale de latex naturel utilisé pour créer du caoutchouc est l'hévéa Para, Hevea brasiliensis (Euphorbiaceae). C'est en grande partie parce qu'il réagit aux blessures en produisant plus de latex. En 1876, Henry Wickham a récolté des milliers de graines de cette plante du Brésil, et elles ont germé à Kew Gardens, en Angleterre. Les plants ont ensuite été envoyés à Colombo, en Indonésie, à Singapour et en Malaisie britannique. La Malaisie est devenue plus tard le plus grand producteur de caoutchouc.

Les autres plantes contenant du latex comprennent les figues (Ficus elastica), les euphorbes et le pissenlit commun. Bien que celles-ci n'aient pas été des sources majeures de caoutchouc, l'Allemagne a tenté de les utiliser pendant la Seconde Guerre mondiale alors qu'elle était coupée de l'approvisionnement en caoutchouc. Ces tentatives ont ensuite été supplantées par le développement du caoutchouc synthétique. Sa densité est d'environ 920 kilogrammes / mètre3.

Collection de caoutchouc

Une femme au Sri Lanka (Ceylan) en train de récolter du caoutchouc

Dans des endroits comme le Kerala, où les noix de coco poussent en abondance, la moitié d'une noix de coco est utilisée comme récipient pour recueillir le latex. Les coquilles sont attachées à l'arbre par un petit bâton pointu et le latex s'y enfonce pendant la nuit. Cela produit généralement du latex jusqu'à un niveau de la moitié aux trois quarts de la coquille. Le latex de plusieurs arbres est ensuite versé dans des casseroles plates, et celui-ci est mélangé avec de l'acide formique, qui sert de coagulant. Après quelques heures, les feuilles de caoutchouc très humides sont essorées en les passant dans une presse, puis envoyées aux usines où la vulcanisation et le traitement ultérieur sont effectués.

Sources actuelles de caoutchouc

Aujourd'hui, l'Asie est la principale source de caoutchouc naturel. Plus de la moitié du caoutchouc utilisé aujourd'hui est synthétique, mais plusieurs millions de tonnes de caoutchouc naturel sont toujours produites chaque année et sont encore essentielles pour certaines industries, notamment l'automobile et l'armée.

Le caoutchouc hypoallergénique peut être fabriqué à partir de guayule.

Le caoutchouc naturel est souvent vulcanisé, un processus par lequel le caoutchouc est chauffé et du soufre, du peroxyde ou du bisphénol sont ajoutés pour améliorer la résilience et l'élasticité, et pour l'empêcher de se détériorer. La vulcanisation a considérablement amélioré la durabilité et l'utilité du caoutchouc à partir des années 1830. Le développement réussi de la vulcanisation est le plus étroitement associé à Charles Goodyear. Le noir de carbone est souvent utilisé comme additif au caoutchouc pour améliorer sa résistance, en particulier dans les pneus de véhicules.

Histoire

Dans ses régions natales d'Amérique centrale et d'Amérique du Sud, le caoutchouc est collecté depuis longtemps. Les civilisations méso-américaines utilisaient le caoutchouc principalement des espèces végétales connues sous le nom de Castilla elastica. Les anciens méso-américains avaient un jeu de balle utilisant des balles en caoutchouc, et quelques balles en caoutchouc précolombiennes ont été trouvées (toujours dans des sites inondés d'eau douce), la plus ancienne datant d'environ 1600 avant notre ère. Selon Bernal Díaz del Castillo, les conquistadores espagnols ont été tellement stupéfaits par le rebond vigoureux des boules de caoutchouc des Aztèques qu'ils se sont demandé si les boules étaient enchantées par les mauvais esprits. Les Mayas ont également fabriqué un type de chaussure en caoutchouc temporaire en plongeant leurs pieds dans un mélange de latex.

Le caoutchouc a également été utilisé dans divers autres contextes, tels que les bandes pour tenir les outils en pierre et en métal sur les manches en bois, et le rembourrage pour les poignées d'outils. Alors que les anciens méso-américains ne connaissaient pas la vulcanisation, ils ont développé des méthodes organiques de traitement du caoutchouc avec des résultats similaires, en mélangeant le latex brut avec divers sucs et jus d'autres vignes, en particulier Ipomoea alba, une espèce de gloire matinale. Au Brésil, les indigènes ont compris l'utilisation du caoutchouc pour fabriquer un tissu résistant à l'eau. Une histoire raconte que le premier Européen à revenir au Portugal du Brésil avec des échantillons d'un tel tissu caoutchouté hydrofuge a tellement choqué les gens qu'il a été traduit en justice pour accusation de sorcellerie.

La première référence au caoutchouc en Angleterre semble remonter à 1770, lorsque Joseph Priestley a observé qu'un morceau du matériau était extrêmement bon pour frotter les marques de crayon sur le papier, d'où le nom de «caoutchouc». À peu près à la même époque, Edward Nairne a commencé à vendre des cubes de caoutchouc naturel dans sa boutique du 20 Cornhill à Londres. Les cubes, destinés à être des gommes à effacer, se vendaient au prix étonnamment élevé de trois shillings par cube d'un demi-pouce.

L'hévéa para a d'abord poussé en Amérique du Sud, où il était la principale source de la quantité limitée de caoutchouc latex consommé pendant une grande partie du XIXe siècle. Il y a environ cent ans, l'État libre du Congo en Afrique était une source importante de latex de caoutchouc naturel, principalement récolté par le travail forcé. L'État libre du Congo a été forgé et gouverné comme une colonie personnelle par le roi belge Léopold II. Des millions d'Africains y sont morts à cause de la soif de caoutchouc et des profits du caoutchouc. Après des efforts répétés, le caoutchouc a été cultivé avec succès en Asie du Sud-Est, où il est maintenant largement cultivé.

Au milieu du XIXe siècle, le caoutchouc était un matériau de nouveauté, mais il n'a pas trouvé beaucoup d'application dans le monde industriel. Il a été utilisé d'abord comme gommes à effacer, puis comme dispositifs médicaux pour connecter des tubes et pour inhaler des gaz médicinaux. Avec la découverte que le caoutchouc était soluble dans l'éther, il a trouvé des applications dans les revêtements imperméables, notamment pour les chaussures et peu de temps après, le revêtement caoutchouté Mackintosh est devenu très populaire.

Néanmoins, la plupart de ces applications étaient en petits volumes et le matériel n'a pas duré longtemps. La raison de ce manque d'applications sérieuses était le fait que le matériau n'était pas durable, était collant et souvent pourri et sentait mauvais parce qu'il restait dans son état non durci.

Propriétés chimiques et physiques

Le caoutchouc présente des propriétés physiques et chimiques uniques.

Mis à part quelques impuretés naturelles du produit, le caoutchouc naturel est essentiellement un polymère d'unités isoprène, un monomère diénique hydrocarboné. Le caoutchouc synthétique peut être fabriqué sous forme de polymère d'isoprène ou de divers autres monomères. Le caoutchouc aurait été nommé par Joseph Priestley, qui a découvert en 1770 que le latex séché frottait les marques de crayon. Les propriétés matérielles du caoutchouc naturel en font un élastomère et un thermoplastique.

Le comportement contrainte-déformation du caoutchouc présente l'effet Mullins, l'effet Payne et est souvent modélisé comme hyperélastique.

Pourquoi le caoutchouc a-t-il de l'élasticité?

Dans la plupart des matériaux élastiques, tels que les métaux utilisés dans les ressorts, le comportement élastique est provoqué par des distorsions de liaison. Lorsqu'une contrainte est appliquée, les longueurs de liaison s'écartent de l'équilibre (énergie minimale) et l'énergie de déformation est stockée électrostatiquement. Le caoutchouc est souvent supposé se comporter de la même manière, mais il s'avère que c'est une mauvaise description. Le caoutchouc est un matériau curieux car, contrairement aux métaux, l'énergie de déformation est stockée de manière thermique et électrostatique.

Dans son état détendu, le caoutchouc se compose de longues chaînes de polymère enroulées qui sont liées en quelques points. Entre une paire de liens, chaque monomère peut tourner librement autour de son voisin. Cela donne à chaque section de la chaîne une latitude pour assumer un grand nombre de géométries, comme une corde très lâche attachée à une paire de points fixes. À température ambiante, le caoutchouc stocke suffisamment d'énergie cinétique pour que chaque section de chaîne oscille de manière chaotique, comme le morceau de corde ci-dessus qui est secoué violemment.

Lorsque le caoutchouc est tendu, les "morceaux de corde lâches" sont tendus et ne peuvent donc plus osciller. Leur énergie cinétique se dégage sous forme de chaleur excessive. Par conséquent, l'entropie diminue lors du passage de l'état détendu à l'état étiré, et elle augmente pendant la relaxation. Ce changement d'entropie peut également s'expliquer par le fait qu'une section de chaîne tendue peut se replier de moins de façons (W) qu'une section de chaîne lâche, à une température donnée (nb. L'entropie est définie comme S = k * ln (W )). La relaxation d'une bande de caoutchouc étirée est ainsi entraînée par une augmentation de l'entropie, et la force ressentie n'est pas électrostatique, mais plutôt le résultat de l'énergie thermique du matériau convertie en énergie cinétique. La relaxation du caoutchouc est endothermique. Le matériau subit un refroidissement adiabatique lors de la contraction. Cette propriété du caoutchouc peut être facilement vérifiée en tenant un élastique tendu sur vos lèvres et en le détendant.

L'étirement d'une bande de caoutchouc équivaut à certains égards à la compression d'un gaz idéal et la relaxation à son expansion. Notez qu'un gaz comprimé présente également des propriétés "élastiques", par exemple à l'intérieur d'un pneu de voiture gonflé. Le fait que l'étirement soit équivalent à la compression peut sembler quelque peu contre-intuitif, mais cela a du sens si le caoutchouc est considéré comme gaz unidimensionnel. L'étirement réduit "l'espace" disponible pour chaque section de chaîne.

La vulcanisation du caoutchouc crée plus de liaisons disulfure entre les chaînes, ce qui raccourcit chaque section libre de chaîne. Le résultat est que les chaînes se resserrent plus rapidement pour une longueur de contrainte donnée. Cela augmente la constante de force élastique et rend le caoutchouc plus dur et moins extensible.

Lorsqu'ils sont refroidis en dessous de la température de transition vitreuse, les segments de chaîne quasi-fluides "gèlent" en géométries fixes et le caoutchouc perd brusquement ses propriétés élastiques, bien que le processus soit réversible. C'est une propriété qu'il partage avec la plupart des élastomères. À des températures très froides, le caoutchouc est en fait plutôt cassant; il se brisera en éclats lorsqu'il sera frappé. Cette température critique est la raison pour laquelle les pneus d'hiver utilisent une version plus douce de caoutchouc que les pneus normaux. Les joints en caoutchouc défaillants qui ont contribué à la cause de la navette spatiale Challenger la catastrophe aurait refroidi en dessous de leur température critique. La catastrophe s'est produite par une journée exceptionnellement froide.

Caoutchouc synthétique

Le caoutchouc synthétique est fabriqué par polymérisation d'une variété de monomères pour produire des polymères. Celles-ci font partie d'une vaste étude couverte par la science des polymères et la technologie du caoutchouc. Son nom scientifique est polyisoprène.

Le caoutchouc synthétique est tout type de matériau polymère fabriqué artificiellement qui agit comme un élastomère. Un élastomère est un matériau ayant la propriété mécanique (ou matériau) de pouvoir subir une déformation beaucoup plus élastique sous contrainte que la plupart des matériaux et de revenir à sa taille précédente sans déformation permanente. Le caoutchouc synthétique sert de substitut au caoutchouc naturel dans de nombreux cas, en particulier lorsque des propriétés de matériau améliorées sont nécessaires.

Le caoutchouc naturel provenant du latex est principalement de l'isoprène polymérisé contenant un faible pourcentage d'impuretés. Cela limitera la gamme de propriétés disponibles. De plus, il y a des limites aux proportions de cis et trans doubles liaisons résultant des méthodes de polymérisation du latex naturel. Cela limite également la gamme de propriétés disponibles pour le caoutchouc naturel, bien que l'addition de soufre et la vulcanisation soient utilisées pour améliorer les propriétés.

Cependant, le caoutchouc synthétique peut être fabriqué à partir de la polymérisation d'une variété de monomères, y compris l'isoprène (2-méthyl-1,3-butadiène), le 1,3-butadiène, le chloroprène (2-chloro-1,3-butadiène) et l'isobutylène (méthylpropène) avec un petit pourcentage d'isoprène pour la réticulation. En outre, ces monomères et d'autres peuvent être mélangés dans diverses proportions souhaitables pour être copolymérisés pour une large gamme de propriétés physiques, mécaniques et chimiques. Les monomères peuvent être produits purs et l'addition d'impuretés ou d'additifs peut être contrôlée par conception pour donner des propriétés optimales. La polymérisation de monomères purs peut être mieux contrôlée pour donner une proportion souhaitée de cis et trans doubles liaisons.

Un besoin urgent de caoutchouc synthétique dérivé de matières premières largement distribuées est né de l'utilisation accrue des véhicules à moteur, et en particulier des pneus de véhicules à moteur, à partir des années 1890. Les problèmes politiques résultant de grandes fluctuations du coût du caoutchouc naturel ont conduit à la promulgation de la loi Stevenson en 1921. Cette loi a essentiellement créé un cartel qui a soutenu les prix du caoutchouc en réglementant la production (voir OPEP). En 1925, le prix du caoutchouc naturel avait augmenté au point que des sociétés comme DuPont exploraient des méthodes de production de caoutchouc synthétique pour concurrencer le caoutchouc naturel. Dans le cas de Dupont, l'effort a conduit à la découverte du néoprène qui est un caoutchouc synthétique trop cher pour être utilisé dans les pneus, mais qui possède des propriétés très souhaitables qui permettent d'utiliser le caoutchouc dans des applications qui ne conviendraient pas au caoutchouc naturel. .

Vulcanisation

La vulcanisation, ou durcissement du caoutchouc, est un processus chimique dans lequel des molécules de polymère individuelles sont liées à d'autres molécules de polymère par des ponts atomiques. Le résultat final est que les molécules élastiques de caoutchouc deviennent plus ou moins réticulées. Cela rend le matériau en vrac plus dur, beaucoup plus durable et également plus résistant aux attaques chimiques. Il rend également la surface du matériau plus lisse et l'empêche de coller aux catalyseurs chimiques métalliques ou plastiques. Ce polymère fortement réticulé a de fortes liaisons covalentes, avec de fortes forces entre les chaînes, et est donc un polymère thermodurcissable ou thermodurcissable insoluble et infusible. Le processus est nommé d'après Vulcain, le dieu romain du feu.

Raison de la vulcanisation

Le caoutchouc naturel non durci commencera à se détériorer en quelques jours, se décomposant progressivement en un désordre humide et friable. Le processus de périr consiste en partie à décomposer les protéines (tout comme le font les protéines de lait) et également à décomposer les grosses molécules de caoutchouc qui s'oxydent dans l'air en raison des molécules d'oxygène attaquant les doubles liaisons.

Le caoutchouc qui a été insuffisamment vulcanisé peut également périr, mais plus lentement. Le processus de périr est encouragé par une longue exposition au soleil, et en particulier aux rayons ultraviolets.

La description

La vulcanisation est généralement considérée comme un processus irréversible (voir ci-dessous), similaire à d'autres thermodurcissables et doit être fortement contrastée avec les processus thermoplastiques (le processus de fusion-congélation) qui caractérisent le comportement de la plupart des polymères modernes. Cette réaction de durcissement irréversible définit les composés de caoutchouc durcis comme des matériaux thermodurcissables, qui ne fondent pas au chauffage, et les place en dehors de la classe des matériaux thermoplastiques (comme le polyéthylène et le polypropylène). Il s'agit d'une différence fondamentale entre les caoutchoucs et les thermoplastiques, qui définit les conditions de leurs applications dans le monde réel, leurs coûts et l'économie de leur offre et de leur demande.

Habituellement, la réticulation chimique réelle se fait avec du soufre, mais il existe d'autres technologies, notamment des systèmes à base de peroxyde. Le package de cure combinée dans un caoutchouc le composé comprend l'agent de durcissement lui-même (soufre ou peroxyde), ainsi que des accélérateurs et des agents retardateurs.

Le long de la molécule de caoutchouc, il existe un certain nombre de sites qui attirent les atomes de soufre. Ce sont des sites de cure. Au cours de la vulcanisation, l'anneau à huit chaînons de soufre se décompose en parties plus petites avec un nombre variable d'atomes de soufre. Ces parties sont assez réactives. À chaque site de durcissement de la molécule de caoutchouc, un ou plusieurs atomes de soufre peuvent se fixer, et de là une chaîne de soufre peut se développer jusqu'à ce qu'elle atteigne finalement un site de durcissement sur une autre molécule de caoutchouc. Ces ponts de soufre ont généralement entre deux et dix atomes de long. Comparez cela avec des molécules de polymère typiques dans lesquelles le squelette carboné a plusieurs milliers d'unités atomiques. Le nombre d'atomes de soufre dans une réticulation de soufre a une forte influence sur les propriétés physiques de l'article en caoutchouc final. Les réticulations courtes de soufre, avec seulement un ou deux atomes de soufre dans la réticulation, confèrent au caoutchouc une très bonne résistance à la chaleur. Les réticulations avec un nombre plus élevé d'atomes de soufre, jusqu'à six ou sept, confèrent au caoutchouc de très bonnes propriétés dynamiques mais avec une moindre résistance à la chaleur. Les propriétés dynamiques sont importantes pour les mouvements de flexion de l'article en caoutchouc, par exemple, le mouvement d'une paroi latérale d'un pneu de course. Sans bonnes propriétés de flexion, ces mouvements conduiront rapidement à la formation de fissures et, finalement, à la rupture de l'article en caoutchouc. Il est très flexible et résistant à l'eau.

Contribution de Goodyear

La plupart des manuels scolaires disent que Charles Goodyear (1800-1860) fut le premier à utiliser du soufre pour vulcaniser caoutchouc. Cependant, nous savons aujourd'hui que les anciens méso-américains ont obtenu les mêmes résultats en 1600 avant notre ère. 1.

Selon ce que vous lisez, l'histoire de Goodyear est une pure chance ou une recherche minutieuse. Goodyear insiste sur le fait que c'était le dernier, bien que de nombreux récits contemporains indiquent le premier.

Goodyear a affirmé avoir découvert la vulcanisation à base de soufre en 1839, mais n'a breveté l'invention que le 15 juin 1844 et n'a écrit l'histoire de la découverte qu'en 1853 dans son livre autobiographique Gomme-Elastica. Pendant ce temps, Thomas Hancock (1786-1865), un scientifique et ingénieur, a breveté le procédé au Royaume-Uni le 21 novembre 1843, huit semaines avant que Goodyear ne demande son propre brevet britannique.

La Goodyear Tire and Rubber Company a adopté le nom de Goodyear en raison de ses activités dans l'industrie du caoutchouc, mais elle n'a aucun autre lien avec Charles Goodyear et sa famille.

Voici le récit de Goodyear de l'invention, tiré de Gomme-Elastica. Bien que le livre soit une autobiographie, Goodyear a choisi de l'écrire à la troisième personne, afin que «l'inventeur» et «il» mentionnés dans le texte soient en fait l'auteur. Il décrit la scène dans un caoutchouc usine où travaillait son frère:

… L'inventeur a fait quelques expériences pour vérifier l'effet de la chaleur sur le même composé qui s'était décomposé dans les sacs postaux et autres articles. Il a été surpris de constater que le spécimen, mis en contact avec négligence avec un poêle chaud, carbonisé comme du cuir.

Goodyear décrit ensuite comment il a tenté d'attirer l'attention de son frère et d'autres travailleurs de l'usine qui connaissaient le comportement du caoutchouc dissous, mais ils ont rejeté son appel comme indigne de leur attention, estimant qu'il s'agissait de l'un des nombreux les appels qu'il leur adressa à cause d'une étrange expérience. Goodyear prétend qu'il a essayé de leur dire que le caoutchouc dissous fondait généralement lorsqu'il était chauffé excessivement, mais ils l'ont toujours ignoré.

Il a directement déduit que si le processus de carbonisation pouvait être arrêté au bon moment, il pourrait se débarrasser de la gomme de son adhésivité native tout au long, ce qui la rendrait meilleure que la gomme native. Après de nouveaux essais avec de la chaleur, il était encore convaincu de l'exactitude de cette inférence, en constatant que le caoutchouc indien ne pouvait pas être fondu dans du soufre bouillant à une chaleur jamais aussi grande, mais toujours carbonisée. Il a fait un autre essai de chauffage d'un tissu similaire avant un feu ouvert. Le même effet, celui de carboniser la gomme, a suivi; mais il y avait des indications supplémentaires et très satisfaisantes de succès dans la production du résultat souhaité, car au bord de la portion carbonisée apparaissait une ligne ou une bordure, qui n'était pas carbonisée, mais parfaitement guérie.

Goodyear décrit ensuite comment il a déménagé à Woburn, dans le Massachusetts, et a effectué une série d'expériences systématiques pour découvrir les bonnes conditions de durcissement du caoutchouc.

… S'étant assuré qu'il avait trouvé l'objet de sa recherche et bien plus encore, et que la nouvelle substance était résistante au froid et au solvant de la gomme native, il se sentit largement remboursé du passé, et assez indifférent au essais du futur.

Goodyear n'a jamais fait d'argent avec son invention. Il a mis en gage tous les biens de sa famille dans le but de recueillir des fonds, mais le 1er juillet 1860, il est décédé avec des dettes de plus de 200 000 $.

Développements ultérieurs

Quelle que soit la véritable histoire, la découverte de la réaction caoutchouc-soufre a révolutionné l'utilisation et les applications du caoutchouc et changé la face du monde industriel.

Jusque-là, la seule façon de colmater un petit espace sur une machine tournante, ou de s'assurer que le carburant utilisé pour alimenter cette machine (généralement de la vapeur) dans un cylindre appliquait sa force au piston avec une fuite minimale, était d'utiliser du cuir imbibé de cuir. dans l'huile. Cela était acceptable jusqu'à des pressions modérées, mais au-delà d'un certain point, les concepteurs de machines devaient faire un compromis entre le frottement supplémentaire généré par un emballage toujours plus serré du cuir ou faire face à une plus grande fuite de la précieuse vapeur.

Le caoutchouc vulcanisé offrait la solution idéale. Avec le caoutchouc vulcanisé, les ingénieurs disposaient d'un matériau qui pouvait être façonné et formé à des formes et dimensions précises, et qui accepterait des déformations modérées à importantes sous charge et retrouverait rapidement ses dimensions d'origine une fois la charge retirée. Celles-ci, combinées à une bonne durabilité et à un manque d'adhésivité, sont les exigences essentielles pour un matériau d'étanchéité efficace.

D'autres expériences dans le traitement et le mélange du caoutchouc ont été menées, principalement au Royaume-Uni par Hancock et ses collègues. Celles-ci ont conduit à un processus plus reproductible et stable.

En 1905, cependant, George Oenslager a découvert qu'un dérivé de l'aniline appelé thiocarbanilide était capable d'accélérer l'action du soufre sur le caoutchouc, conduisant à des temps de durcissement beaucoup plus courts et à une consommation d'énergie réduite. Ce travail, bien que beaucoup moins connu, est presque aussi fondamental pour le développement du caoutchouc l'industrie que celle de Goodyear en découvrant la cure de soufre. Les accélérateurs ont rendu le processus de durcissement beaucoup plus fiable et plus reproductible. Un an après sa découverte, Oenslager avait trouvé des centaines d'applications potentielles pour son additif.

Ainsi, la science des accélérateurs et des ralentisseurs est née. Un accélérateur accélère la réaction de durcissement, tandis qu'un ralentisseur la retarde. Au siècle suivant, divers chimistes ont mis au point d'autres accélérateurs, appelés ultra-accélérateurs, qui accélèrent la réaction et sont utilisés pour fabriquer la plupart des articles en caoutchouc modernes.

Dévulcanisation

L'industrie du caoutchouc étudie la dévulcanisation du caoutchouc depuis de nombreuses années. La principale difficulté du recyclage du caoutchouc a été la dévulcanisation du caoutchouc sans compromettre ses propriétés souhaitables. Le processus de dévulcanisation consiste à traiter le caoutchouc sous forme granulaire avec de la chaleur et / ou des agents adoucissants afin de lui redonner ses qualités élastiques, afin de permettre la réutilisation du caoutchouc. Plusieurs procédés expérimentaux ont obtenu des degrés de réussite variables en laboratoire, mais ont connu moins de succès lorsqu'ils ont été étendus à des niveaux de production commerciale. De plus, différents processus entraînent différents niveaux de dévulcanisation: par exemple, l'utilisation d'un granulat très fin et un processus qui produit une dévulcanisation de surface donneront un produit avec certaines des qualités souhaitées de caoutchouc non recyclé.

Le processus de recyclage du caoutchouc commence par la collecte et le déchiquetage des pneus mis au rebut. Cela réduit le caoutchouc en un matériau granulaire et tous les aciers et fibres de renforcement sont retirés. Après un broyage secondaire, la poudre de caoutchouc résultante est prête pour la remise à neuf du produit. Cependant, les applications de fabrication qui peuvent utiliser ce matériau inerte sont limitées à celles qui ne nécessitent pas sa vulcanisation.

Dans le processus de recyclage du caoutchouc, la dévulcanisation commence par le découplage des molécules de soufre des molécules de caoutchouc, facilitant ainsi la formation de nouvelles réticulations. Deux principaux procédés de recyclage du caoutchouc ont été développés: le processus d'huile modifiée et le procédé eau-huile. Avec chacun de ces procédés, de l'huile et un agent de régénération sont ajoutés à la poudre de caoutchouc récupérée, qui est soumise à des températures et des pressions élevées pendant une longue période (5 à 12 heures) dans un équipement spécial et nécessite également un post-traitement mécanique important. Le caoutchouc récupéré de ces procédés a des propriétés modifiées et ne convient pas à une utilisation dans de nombreux produits, y compris les pneus. Typiquement, ces divers processus de dévulcanisation n'ont pas abouti à une dévulcanisation importante, n'ont pas atteint une qualité constante ou ont été d'un coût prohibitif.

Au milieu des années 90, des chercheurs de l'Institut de recherche de Guangzhou pour l'utilisation des ressources réutilisables en Chine ont breveté une méthode de récupération et de dévulcanisation du caoutchouc recyclé. Leur technologie, connue sous le nom de Processus AMRest censé produire un nouveau polymère aux propriétés cohérentes proches de celles du caoutchouc naturel et synthétique, et à un coût potentiel nettement inférieur.

le Processus AMR exploite les caractéristiques moléculaires de la poudre de caoutchouc vulcanisé conjointement avec l'utilisation d'un activateur, d'un modificateur et d'un accélérateur réagissant de manière homogène avec des particules de caoutchouc. La réaction chimique qui se produit dans le processus de mélange facilite la dissociation des molécules de soufre, permettant ainsi de recréer les caractéristiques du caoutchouc naturel ou synthétique. Un mélange d'additifs chimiques est ajouté à la poudre de caoutchouc recyclée dans un mélangeur pendant environ cinq minutes, après quoi la poudre passe par un processus de refroidissement et est ensuite prête pour l'emballage. Les partisans du processus affirment également que le processus ne libère aucune toxine, sous-produit ou contaminant. Le caoutchouc réactivé peut ensuite être mélangé et traité pour répondre à des exigences spécifiques.

Actuellement, Rebound Rubber Corp., qui détient la licence nord-américaine pour le processus AMR, a construit une usine de retraitement du caoutchouc et un laboratoire de recherche / contrôle de la qualité à Dayton, Ohio. L'usine effectue des cycles de production à titre de démonstration ou à de petits niveaux commerciaux. Le caoutchouc recyclé de l'usine de l'Ohio est actuellement testé par un laboratoire indépendant pour établir ses propriétés physiques et chimiques.

Que le processus AMR réussisse ou non, le marché du nouveau caoutchouc brut ou équivalent reste énorme, l'Amérique du Nord consommant à elle seule plus de 10 milliards de livres (environ 4,5 millions de tonnes) chaque année. L'industrie automobile consomme environ 79% de caoutchouc neuf et 57% de caoutchouc synthétique. À ce jour, le caoutchouc recyclé n'a pas été utilisé en remplacement du caoutchouc neuf ou synthétique en quantités importantes, principalement parce que les propriétés souhaitées n'ont pas été atteintes. Les pneus usés sont les déchets les plus visibles en caoutchouc; on estime que l'Amérique du Nord génère à elle seule environ 300 millions de pneus usagés par an, dont plus de la moitié s'ajoutent à des stocks déjà énormes. On estime que moins de 10% des déchets de caoutchouc sont réutilisés dans tout type de nouveau produit. De plus, les États-Unis, l'Union européenne, l'Europe de l'Est, l'Amérique latine, le Japon et le Moyen-Orient produisent collectivement environ un milliard de pneus par an, avec des accumulations estimées à trois milliards en Europe et six milliards en Amérique du Nord.

Les usages

Le caoutchouc a de nombreuses utilisations. La plupart des utilisations industrielles sont dans le contrôle des vibrations et l'amortissement utilisés dans les composants automobiles tels que les coussinets stabilisateurs, les pare-chocs et les supports de moteur. Le caoutchouc est également utilisé pour amortir les coups provenant de l'équipement de verrouillage et créer des joints. Le caoutchouc est également utilisé dans les pneus pour véhicules.

Voir également

  • Latex
  • Synthèse chimique
  • Pneu

Liens externes

Tous les liens ont été récupérés le 31 août 2019.

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