i cautxú | enciclopèdia.cat

OBRES

OBRES

Divulgació científica
Estadístiques

Gran enciclopèdia catalana

cautxú

goma
substantiu masculím
Química

Sumari de l’article

goma
Recollida de làtex per sagnia de l’hevea
© Fototeca.cat
química industrial quím ind
Elastòmer extret del làtex de diverses plantes (arbres, lianes o herbes) generalment pròpies de la zona intertropical, de les quals l’única que té importància industrial és l’hevea ( Hevea brasiliensis ).

El làtex és constituït per una suspensió col·loidal de cautxú en medi aquós, amb partícules a la ratlla de 0.5μm que coagula en medi àcid. El cautxú és un polímer de l’isoprè o 2-metilbutadiè, amb llargues molècules filiformes, constituïdes per l’agrupament en posició cis de 3.000 a 4.000 grups isoprè, d’un pes molecular mitjà a la ratlla de 200.000 a 300.000. Presenta les reaccions d’addició pròpies dels dobles enllaços. La molècula es trenca per oxidació bo i iniciant un procés de degradació el primer resultat del qual és un augment de plasticitat, que és total quan ha fixat l’1% d’oxigen, amb la qual cosa perd totes les propietats característiques. Aquesta reacció és la causa de l’envelliment del cautxú. La reacció més important és la de vulcanització , que confereix al cautxú la insolubilitat en dissolvents orgànics, una gran resistència a la tracció i a l’abrasió i la conservació de la seva elasticitat àdhuc en calent. L’estirament fins a la ruptura pot ultrapassar el 1 000%, i si hom el sotmet a una sèrie d’estiraments ràpids propers al de ruptura, seguits de refredaments, pot obtenir estiraments extraordinaris que gairebé decupliquen els normals. En aquest estat, adquireix una estructura interna regular característica de l’estat cristal·lí i ben diferent de l’amorfa del cautxú no sotmès a cap esforç. Les aplicacions del cautxú vulcanitzat són, entre moltes altres, la fabricació de pneumàtics i altres peces d’automòbil, de cuir artificial, de mànegues, de bandes transportadores, d’amortidors de vibracions i d’aïllants elèctrics. El cautxú sintètic pròpiament dit és el cis - 1,4-poliisoprè i no fou produït industrialment fins els anys seixanta, quan els catalitzadors estereoespecífics feren possible d’evitar la formació de configuracions trans i de cadenes laterals, durant la polimerització. Amb anterioritat, però, hom assolí la polimerització d’altres diversos monòmers, amb obtenció de materials similars al cautxú, que obriren camí comercialment a tota una família de polímers vulcanitzables, coneguda amb el nom genèric de cautxú sintètic , els més importants del quals són el polibutadiè o buna (amb una bona resistència a l’abrasió, però difícil de treballar, que hom sol barrejar amb cautxú natural, sobretot en cobertes de pneumàtic), el copolímer del butadiè i l’estirè (amb el 25% d’aquest, conegut per SBR als EUA i per buna S a Alemanya, més fàcil de treballar que l’anterior, el qual, quan és polimeritzat en fred, pot substituir el natural en la majoria de les aplicacions, i és molt emprat en cobertes de pneumàtic per a turismes), el cautxú butil (obtingut per copolimerització de l’isobutè amb una petita quantitat de butadiè o isoprè —3%—, molt impermeable als gasos, químicament inert, per raó d’ésser saturat, i bon aïllant elèctric, molt emprat en cambres de pneumàtic i en aïllament de cables), el neoprè o polímer del 2-clorobutadiè (resistent a la calor, a la flama i a l’ozó, i amb molta resistència a la tracció, l’ús del qual s’ha vist limitat, per raons econòmiques, a aplicacions especials), i el copolímer del butadiè i l’acrilonitril (30%, aproximadament, molt resistent als solvents orgànics, conegut generalment per buna N , emprat per a peces que han d’entrar en contacte amb petroli i derivats). El cautxú natural és emprat industrialment en forma de làtex, de fulls fumats i de bales de crepè. El làtex és extret de l’arbre sagnant-lo per mitjà d’incisions i, si és destinat a ésser emprat en forma líquida, és concentrat, generalment per centrifugació, fins al 60-62%, i, un cop estabilitzat amb amoníac (1%), que el protegeix de la coagulació, és envasat en bidons. El cautxú sòlid és obtingut per coagulació del làtex en medi àcid (acètic o fòrmic, diluïts) i laminat per corrons llisos, si és destinat a fer-ne fulls fumats, o per corrons ranurats que giren a velocitats diferents sota un corrent d’aigua de rentat, si és destinat a bales de crepè. Una pasta de cautxú cru és formada pel polímer vulcanitzable, natural o sintètic, l’agent vulcanitzant, generalment sofre, els accelerants o catalitzadors de vulcanització, els activadors (generalment òxid de zinc i àcid esteàric), antioxidants, plastificants, les matèries de càrrega reforçants (generalment negre de fum i, en el cas de materials de color clar, caolí) i matèries de càrrega inertes (emprades només en articles que no han de resistir esforços). El procés de fabricació de peces de cautxú consta, en general, de les següents operacions: malaxació i mescla (portades a terme en mescladors interns o en corrons mescladors), preelaboració (que consisteix a donar al material una forma aproximada prèvia mitjançant laminatge amb corrons, extrusió, immersió dels teixits en làtex, calandratge, etc), confecció o construcció (que consisteix a enganxar els teixits engomats a la calandra amb els perfils o làmines de l’extrusor, generalment manualment) i vulcanització (efectuada de vegades en un recipient tancat escalfant-lo amb vapor, però en la majoria dels casos simultàniament a l’aplicació del motlle en la premsa de vulcanització). El làtex, natural o sintètic, a més de servir per a la immersió de teixits, és emprat per a obtenir objectes vulcanitzats exempts de tèxtils, com escuma de cautxú, guants, etc. Hom incorpora els ingredients al làtex en molins de boles, i els objectes esmentats són obtinguts per immersió, coagulació o electrodeposició del col·loide negatiu.

Plantes productores de cautxú
©
Per escalfament en medi alcalí o àcid, o bé per simple tractament amb vapor sobreescalfat en presència de catalitzador, hom obté el cautxú regenerat , el qual ha perdut la majoria dels ponts de sofre adquirits en la vulcanització i que pot ésser treballat i vulcanitzat novament. El procediment més emprat és el tractament en autoclau en presència d’una solució de sosa càustica, seguit de rentatge, assecatge i refinació. El cautxú regenerat, ultra la seva valor com a matèria de càrrega, és útil perquè facilita algunes operacions, principalment l’extrusió.

El cautxú com a producte industrial i comercials

El cautxú ja era conegut i utilitzat des de temps antic pels maies i altres pobles aborígens d’Amèrica. Colom fou el primer europeu que, al final del s XV, veié el cautxú, emprat pels indis haitians en un joc de pilota. Als segles següents l’ús del cautxú a Europa es limità pràcticament al de goma d’esborrar, bé que a Amèrica del Sud hom continuava la confecció tradicional, amb cautxú, de diversos articles, principalment calçat. El 1820 Charles Macintosh reeixí en la fabricació de capes impermeables. Però no fou fins el 1839, amb el descobriment de la vulcanització per part de Charles Goodyear, que l’ús del cautxú començà a generalitzar-se i contribuí en gran manera a l’esclat de la segona revolució industrial. Uns quants decennis més tard hom ja pensà en la creació de plantacions d’arbres productors de cautxú, i el 1876 Robert Cross i Henry Wickham pogueren treure del Brasil llavors d’hevea i de Castilloa , malgrat la ferma vigilància exercida pel govern brasiler. Així, hom començà l’establiment de plantacions al sud-est asiàtic, vers on gradualment anà desplaçant-se la producció. Cap a començament de segle la demanda internacional experimentà, gràcies a l’expansió de la indústria de l’automòbil, un fort increment; la producció passà de 10 000 t (1900) a 732 000 (1933). El període d’entreguerres donà lloc, sobretot als EUA, a Alemanya i a l’URSS, a les experiències amb el cautxú sintètic que anà desplaçant progressivament el natural, sobretot a partir del 1954. La participació del cautxú sintètic en la producció total passà del 37% (1954) al 68,55% (1970). Però la crisi del petroli, en encarir els derivats amb què hom obté el cautxú sintètic, comportà un retorn al cautxú natural i la participació del sintètic davallà al 64,4% com a mitjana (1974-76), fins que les puges del cautxú natural (40% el 1983) han desfet l’absurd que arribés a ésser més barat que el sintètic (1981). Això ha comportat una estabilització de les proporcions entorn de dos terços del cautxú sintètic sobre el total. Des del 1966 els països del sud-est asiàtic contribuïren en més del 90% a la producció mundial del cautxú natural. L’expansió de les plantacions asiàtiques és paral·lela a la de la producció mundial. La participació africana, en canvi, no ha respost a les expectatives dels anys seixanta, i minvà fins a un 6,1% en 1974-76 i un 4,65% el 1983. El paper històric d’Amèrica del Sud és recordat en una represa incipient, que ha portat la participació continental a un 0,7% en 1974-76 i un 1,1% el 1983. Després de l’Àsia del Sud-est, on Malàisia és el primer país productor, seguit d’Indonèsia, Tailàndia, les Filipines i el Vietnam, que acaparen el 18,4% de la producció mundial (1983), tot i les enèrgiques reduccions de Malàisia, és notable l’Àsia del Sud (Índia i Sri Lanka), amb el 7,9% de la producció mundial (1980), i progressa la Xina. Fora d’Àsia, només destaca Libèria, que es troba al vuitè lloc mundial (1983).

Producció mundial de cautxú
©
Acabada la Segona Guerra Mundial, la derrota alemanya i el misteri que envoltava la producció soviètica deixaren els EUA com a únic gran productor de cautxú sintètic, però el seu paper, tot i associar-hi el del Canadà, ha minvat contínuament en aquest terreny. La producció de l’Amèrica del Nord passà del 93% de la mundial (1953) al 31,4% (1983). Aquest declivi relatiu és degut a l’aparició de contrincants nous (a més de la renovada empenta industrial soviètica). Un és el Japó, que irrompia el 1964 amb un 4% de la producció coneguda, i el 1983 n'ocupava el 14,6%. I l’altre la CEE actual, la majoria de membres de la qual no apareixen com a productors importants fins el 1970, i obtenen globalment un 27,5% de la producció coneguda, percentatge que el 1983 ha retrocedit al 26,3% (22,1% incloent-hi l’URSS). El 1985 els principals productors de cautxú sintètic són a Europa: França, RF d’Alemanya, la Gran Bretanya, Itàlia i els Països Baixos. La producció de cautxú regenerat del natural i també del sintètic, pròpia d’èpoques de comerç pobre com són les postguerres, representa una mínima part de la producció global, i no participa en el comerç internacional. La participació del cautxú sintètic només assoleix una certa rellevància a l’interior del COMECON. En canvi, el cautxú natural, obtingut en països no industrialitzats, és destinat a l’exportació, en percentatges que oscil·len entre el 50% i el 100% de la producció, en tots els estats que n'obtenen exceptuats els tres més extensos: l’Índia, la Xina, i el Brasil, tots tres deficitaris. Això fa que la Indoxina i la Insulíndia monopolitzin encara més l’exportació que la producció: més del 91% de l’exportació mundial el 1979 (89,9% entre Malàisia, Indonèsia i Tailàndia). El valor d’aquestes exportacions representà el 95,6% el 1980, amb la particularitat que se situa com a segon exportador, davant Indonèsia i Tailàndia, un estat que amb prou feines en produeix —per manca de terres— Singapur, primer mercat del cautxú natural, que, estratègicament situat entre els tres grans productors, en comercialitza una bona part de la producció.
Procediment d’obtenció industrial del cautxú sintètic de butadiè-estirè
© Fototeca.cat
El comerç mundial, d’uns 2,36 milions de t el 1970, s’incrementà en un 14,5% fins el 1975, i en un 13,3% el quadrienni següent, i en perdé un 7,4% el 1980. L’any 1979, l’Àsia Oriental fou la primera regió importadora (26,2% només el Japó i la Xina —segon i tercer lloc, gairebé igualats— i Corea del Sud), davant Amèrica del Nord (24,9%), i la CEE (RF d’Alemanya, França, Gran Bretanya, Itàlia, Espanya, etc, 24%). L’altre quart de la importació mundial fou molt repartit i hi destacà l’URSS (6,2%). El consum, doncs, es compon de cautxú natural i de sintètic (un i altre possiblement regenerats), que sol predominar en els grans consumidors (llevats la Xina i l’Índia, Espanya i Sud-àfrica). Això vol dir que aquests països destacats obtenen el cautxú de llur producció de cautxú sintètic més la importació de natural. El consum per habitant és més estable que el global, ja que a l’increment de producció correspon un increment de població. Al món no socialista, únic que subministra dades globals i regulars, el consum per habitant ha passat d’1,7 kg el 1955 a 3,3 el 1980. El 1980, el consum per habitant era als EUA d’11,4 kg, darrere Bèlgica-Luxemburg (13,1) i el Canadà (11,7). Segueixen el Japó (11,3), la RD Alemanya (10,1), França (9,9), RF d’Alemanya (9,7), Itàlia (7,3) i Austràlia (6,9). Resten per sota la mitjana mundial (no socialista), els estats més importants de l’Atlàntic sud (Brasil i Argentina, Sud-àfrica), i els colossos asiàtics; però mentre l’Índia té un consum estabilitzat al voltant de 0,3 kg/h, la Xina sembla que l’ha quintuplicat en cinc anys i s’ha situat en mig quilo per habitant (1980) gràcies a importacions massives. Els consums més elevats (fins a un 80%) procedeixen de la fabricació de pneumàtics, en bona part subordinada a la d’automòbils, les conjuntures de la qual pateix. És una indústria tan concentrada, que només les empreses Goodyear (nord-americana i pionera en la fabricació) i Michelin (francesa) ja proporcionen els dos cinquens dels lliuraments mundials (1983-84). També destaquen les empreses nord-americanes Firestone i Uniroyal, la italiana Pirelli i la britànica Dunlop.

Col·laboració: 
AOF

Llegir més...