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11.7 - Consideraciones finales Los cauchos se usan en miles de productos, y la elección del polímero depende de las propiedades requeridas, del servicio al que será sometido y de su precio. El principal empleo de los cauchos sintéticos es la fabricación de llantas, cuyos requerimientos son: resistencia a la abrasión a los cortes, a la ruptura, flexibilidad a bajas temperaturas y estabilidad del material En productos donde se necesita un caucho flexible, suave y altamente elástico se usa el natural. Cuando se requiere de calidad moderada como en el caso de las suelas, mangueras para el jardín, tacos y alfombras, se usa caucho natural y SBR. Si se necesita un caucho resistente a los aceites como en cierto tipo de mangueras, empaques, bandas sinfín es necesario usar otro tipo de elastómeros (por ej.: neoprenos, BUNA N, etc.) Si se requiere alta resistencia al calor, se prefieren los cauchos de siliconas. Estas generalidades, son apenas una aproximación, al uso de estos materiales que pueden modificarse ampliamente en función de los agregados y de las técnicas de mezclado.
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En 1942 cuando los E.E.U.U. entraron en la II Guerra Mundial, quedaron aislados de sus proveedores tradicionales de caucho natural, lo que los obligó a producir grandes cantidades de caucho sintético. Polímeros de adición 1,4: Neopreno: Cl
Caucho sintético sintetizado por la compañía Dunlop en 1931. El monómero es el clorobutadieno -2-cloro-1,3-butadieno.
CH2
n
Es resistente a los efectos de la luz, el calor, los aceites y agentes químicos. Es muy elástico y flexible, aislante eléctrico, permeable a los gases, no lo afectan muchos disolventes orgánicos que disuelven el caucho natural.
CH2
Cl
CH2
Cl
CH2
CH2
CH2
GRS: (Goverment Rubber Styrene)
Neopreno
CH
CH2 n
CH2
Buna S
CH2
También llamado BUNA S (correspondiente a butadieno, natrium y estireno),o SBR (styrene butadiene rubber). Se prepara por copolimerización de radicales libres de una parte de estireno y tres partes de butadieno en masa. Su nombre proviene de BUtadieno, Styrene y NAtrium (sodio). Su masa molar se indica con un número a continuación del nombre por ejemplo BUNA 85 - que se parece mucho al caucho natural -. Es el caucho sintético más importante. Un gran porcentaje de los neumáticos actuales están fabricados con este caucho, que se desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial para sustituir al caucho natural.
CH2
Cl
Se utiliza en mangueras para bombas de nafta y en otras aplicaciones semejantes -trajes de buzo-.
CH2
CH
CH2
Se usa en la fabricación de calzado, ligantes para pinturas, separadores de placas en las baterías, etc. Polímeros de condensación con propiedades de elastómeros: cauchos de siliconas Este tipo de cauchos pueden utilizarse en un muy amplio rango de temperatura y son inertes a ciertos agentes que degradan otros cauchos (¿por qué?), aunque sus cualidades de elongación, fuerza y resistencia al rasgado no son tan altas como los cauchos estándars. Son compatibles con el cuerpo humano, por eso han sido usados para implantes en el cuerpo como por ejemplo válvulas de corazón. Los implantes de siliconas con fines estéticos, por ejemplo en prótesis de pechos, han entrado en moratoria desde 1992 en los EEUU donde la Drugs and Food Administration ha solicitado un tiempo de estudio para la aprobación de estos implantes, que han provocado serios riesgos para la salud de las mujeres que han practicado este tipo de cirugías. R
R
Si O
Si O
R
R Si O
R
R Si O
R
O R
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En 1834, Charles Goodyear inició una investigación para superar estos inconvenientes, agregando azufre y calentando la mezcla. En 1839, patentó el proceso denominado vulcanización. Esto le permitió obtener un material que resiste a temperaturas elevadas sin ablandarse y que conservan la misma elasticidad y flexibilidad al disminuir la temperatura, este material se denomina goma. La vulcanización es una reacción química del hidrocarburo del caucho con el azufre que se une a los átomos de carbono de distintas cadenas, formando uniones entrecruzadas y que dan lugar a la formación de los puentes sulfuros y polisulfuros. También se utilizan otras sustancias auxiliares: "fillers" tales como negro de humo u ZnO; pigmentos; y reactivos especiales que mejoran el rendimiento, facilitan el vulcanizado, retardan el posterior envejecimiento.
+ S8
S S
+ H2S
Vulcanización del caucho
11.6 - Caucho sintético Se llama caucho sintético a todo gran polímero artificial que posee en mayor o en menor grado las propiedades del natural. Para que un material tenga propiedades semejantes al caucho debe: 3 Ser un polímero lineal de gran masa molar. 3 Tener algunas cadenas laterales cortas o cierta configuración estérica que impidan el acercamiento de cadenas principales y así reduzca las fuerzas de London. 3 Ser relativamente no polares para evitar una fuerte interacción dipolar entre cadenas. 3 Tener unos pocos grupos funcionales que permitan formar uniones cruzadas después de que el material haya sido aplicado o moldeado para dar el producto deseado. Según la definición de Fischer es toda sustancia que puede ser estirada repetidas veces hasta 500% de su longitud primitiva o más y retornar rápidamente y con fuerza a su forma original. Ninguno de los cauchos sintetizados hasta el presente posee todos los caracteres del caucho natural, estructura química, masa molecular relativa, etc. Por esta razón algunos prefieren calificar a estos polímeros sustitutivos del caucho como elastómeros. El primero fue el sintetizado en 1909 por Fritz Hofmann, a partir del butadieno. En los años siguientes estos trabajos se continuaron, tomando especial interés durante la I Guerra mundial. 11-5
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11.4 - Extracción y tratamiento del caucho natural El látex es una emulsión lechosa que se obtiene mediante un proceso de sangrado haciendo un corte en forma de V a través de la corteza y recogiendo en una pequeña vasija que se cuelga del árbol de la goma. Esta vasija contiene un conservador (amoníaco 0.7; 0.8%) para evitar que la acidez, producto de la descomposición de microorganismos, coagule el caucho desestabilizándolo. El látex es una dispersión que contiene del 30 a 40% del hidrocarburo del caucho - producto de desecho del árbol - , entre un 50 o 60% de agua, 0,3 a 0.7% de cenizas, 1,1 a 2% de proteínas y 2% de resinas. un i da d es d e isop ren o
El caucho se extrae del látex fresco tan pronto como sea posible después de la recolección. 1º) Se cuela por un tamiz para separar las hojas y cortezas. 2º) Se diluye su concentración al 12% . Luego se deja en reposo, se produce la sedimentación y se lo coagula por alguno de los siguientes procedimientos : Coagulación ácida : Se agrega ácido fórmico y precipitan copos voluminosos de caucho blando y pegajoso. Estos glóbulos se lavan y se laminan groseramente haciéndolos pasar por rodillos de superficie irregular, quedando convertidos en hojas de CAUCHO CREPE. Coagulación por calentamiento: Capas delgadas de látex cuando se exponen a los humos producto de la combustión de maderas muy resinosas, se desecan dando CAUCHO AHUMADO , de color pardo.
CH3 CH2
CH2
Unidad de isopreno
El caucho tiene una masa molecular relativa que oscila entre 350000 y 450000, es un polímero formado por unidades de monómeros C5H8 denominado ISOPRENO Propiedades del caucho natural: ♦ Es elástico ♦ No se retrae con facilidad a su longitud primitiva. ♦ Se ablanda fácilmente por el calor ♦ Es adhesivo ♦ Presenta poca resistencia a la abrasión. ♦ Soluble en disolventes orgánicos.
11.5 - Vulcanización Es la operación que convierte una composición cualquiera de materiales plásticos en elásticos. El caucho es termoplástico, a bajas temperaturas - por debajo de 10 ºC - es duro y quebradizo y a altas temperaturas es blando y pegajoso; esta característica genera inconvenientes para el empleo más primitivo que es la impermeabilización de textiles. 11-4
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servicio de la aventura ajena. Ajena, incluso para el propio Brasil, que no había hecho otra cosa que responder a los cantos de sirena de la demanda mundial de materia prima, pero sin participar en lo más mínimo en el verdadero negocio del caucho: la financiación, la comercialización, la industrialización, la distribución. Y la sirena se quedó muda. Hasta que, durante la segunda guerra mundial, el caucho de la Amazonia brasileña cobró un nuevo empuje transitorio. Los japoneses había ocupado Malasia y las potencias aliadas necesitan desesperadamente abastecerse de goma. También la selva peruana3 fue sacudida, en aquellos años cuarenta, por las urgencias del caucho. En Brasil la llamada "batalla del caucho" movilizó nuevamente a los campesinos del nordeste. Según la denuncia formulada en el Congreso cuando la "batalla" terminó, esta vez fueron cincuenta mil los muertos que, derrotados por las pestes y el hambre, quedaron pudriéndose entre los seringales". 1
11.3 - Referencia histórica El origen de su nombre proviene de caa: lágrima y o-chu: madera. Es el producto de la coagulación del exudado lechoso del árbol de la goma (Hevea Brasiliensis) llamado látex. Este producto es nativo de América, y las primeras referencias escritas sobre el se han encontrado en 1495, debidas Michele de Cuneo (acompañante de Cristóbal Colón en su segundo viaje) quien menciona por primera vez el hule natural, al describir “unos árboles que cuando se les cortaba daban leche de la cual los indios hacían una especie de cera". Los aztecas usaban la goma de los árboles para impermeabilizar sus utensilios y para hacer pelotas; con las que practicaban un deporte religioso y simbólico . Durante muchos años los españoles sólo lo emplearon en la fabricación de curiosidades de museo. En 1731, llegaron a América del sur expediciones francesas que enviaron a Francia rollos de caucho crudo con las descripciones de los productos que se fabricaban en el valle del Amazonas. Esto reavivó el interés científico por el caucho y sus propiedades. En 1770, el químico británico Joseph Priestley descubrió que frotando con caucho se borraban las marcas y trazos hechos con lápices, y de ahí surgió su nombre en inglés, rubber. La primera aplicación comercial del caucho la inició en 1791 el fabricante inglés Samuel Peal, que patentó un método para impermeabilizar tejidos, tratándolos con caucho disuelto en trementina. Sin embargo no fue hasta 1839, que se pudo superar estos inconvenientes a partir del hallazgo accidental de Charles Goodyear denominado posteriormente vulcanización, el cual desarrollaremos más adelante. A partir de 1888 (John Dunlop inventó los neumáticos para bicicletas con caucho natural) y posteriormente el desarrollo de la industria automotriz se inició una nueva era en la fabricación de caucho que ha ido en aumento hasta nuestros días.
3En
su novela La casa verde (Barcelona, 1966), Mario Vargas Llosa reconstruye la atmósfera febril en Iquitos y en la selva, donde los aventureros despojaban a los indios y se despojaban entre sí.
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de la prosperidad. La mayor parte de la producción de caucho provenía por entonces del territorio del Acre, que Brasil había arrancado a Bolivia al cabo de una fulminante campaña militar 1.
C
onquistado el Acre, Brasil disponía casi de la totalidad de las reservas mundiales de goma, la cotización internacional estaba en la cima y los buenos tiempos parecían infinitos. Los seringueiros2 no los disfrutaban por cierto, aunque eran ellos quienes salían cada madrugada de sus chozas, con varios recipientes atados por correas a las espaldas, y se encaramaban a los árboles, los Hevea Brasiliensis gigantescos, para sangrarlos. Les hacían varias incisiones, en el tronco y en las ramas gruesas próximas a la copa; de las heridas manaba el látex, jugo blancuzco y pegajoso que llenaba los jarros en un par de horas. A la noche se cocían los discos planos de goma, que se acumularían luego en la administración de la propiedad. El olor ácido y repelente del caucho impreganaba la ciudad de Manaus, capital mundial del comercio del producto. En 1849 Manaus tenía cinco mil habitantes, en poco más de medio siglo creció a setenta mil. Los magnates del caucho edificaron allí sus mansiones de arquitectura extravagante y plena de maderas preciosas de Oriente, mayólicas de Portugal, columnas de mármol de Carrara y muebles de ebanistería francés. Los nuevos ricos de la selva se hacían traer los más caros alimentos desde Río de Janeiro; los mejores modistos de Europa cortaban sus trajes y vestidos; enviaban a sus hijos a estudiar a los colegios ingleses. El teatro Amazonas, monumento barroco de bastante mal gusto, es el símbolo mayor del vértigo de aquellas fortunas a principios de siglo: el tenor Caruso cantó para los habitantes de Manaus la noche de la inauguración a cambio de una suma fabulosa, después de remontar el río a través de la selva. La Pavlova, que debía bailar, no pudo pasar de la ciudad de Belém, pero hizo llegar sus excusas. 1913, de un solo golpe, el desastre se abatió sobre el caucho brasileño. El precio mundial, que había Enalcanzado los doce chelines tres años atrás, se redujo a la cuarta parte. En 1900 el Oriente solo había
exportado cuatro toneladas de caucho; en 1914 las plantaciones de Ceilán y de Malasia volcaron más de setenta mil toneladas al mercado mundial, y cinco años más tarde sus exportaciones ya estaban arañando las cuatrocientas mil toneladas. En 1919 Brasil, que había disfrutado del virtual monopolio del caucho, solo abastecía la octava parte del consumo mundial. Medio siglo después Brasil compra en el extranjero más de la mitad del caucho que necesita. había ocurrido? Allá por 1873, Henry Wickham, un inglés que poseía bosques de caucho en el río ¿QuéTapajós y era conocido por sus manías de botánico, había enviado dibujos y hojas del árbol de la goma al director del jardín de Kew, en Londres. Recibió la orden de obtener una buena cantidad de semillas, las pepitas que el Hevea Brasiliensis alberga en sus frutos amarillos. Había que sacarlas de contrabando, porque Brasil castigaba severamente la evasión de semillas, y no era fácil: las autoridades revisaban, con pelos y señales, los barcos. Entonces como por encanto, un buque de la Inman Line se internó dos mil kilómetros más de lo habitual hacia el interior de Brasil. Al regreso, Henry Wickham aparecía entre los tripulantes. Había elegido las mejores semillas, después de poner los frutos a secar en una aldea indígena, y las traía dentro de un camarote clausulado, envueltas en hojas de plátano y suspendidas por cuerdas en el aire para que no las alcanzaran las ratas a bordo. Todo el resto del barco iba vacío. En Belém do Pará, frente a la desembocadura del río, Wickham invitó a las autoridades a un gran banquete. El inglés tenía fama de chiflado; se sabía en toda la Amazonia que coleccionaba orquídeas. Explicó que llevaba, por encargo del rey de Inglaterra, una serie de bulbos de orquídeas raras para el jardín de Kew. Como eran plantas muy delicadas, explicó las tenía en un gabinete herméticamente cerrado, a una temperatura especial, si lo habría, se arruinaban las flores. Así las semillas llegaron intactas, a los muelles de Liverpool. Cuarenta años más tarde, los ingleses invadían el mercado mundial con el caucho malayo. Las plantaciones asiáticas, racionalmente organizadas a partir de los brotes verdes de Kew, desbancaron sin dificultad la producción extractiva de Brasil.
L
a prosperidad amazónica se hizo humo. La selva volvió a cerrarse sobre sí misma. Los cazadores de fortunas emigraron hacia otras comarcas; el lujoso campamento se desintegró. Quedaron, sí, sobreviviendo como podían los trabajadores, que habían sido acarreados desde muy lejos para ser puestos al
1Bolivia
fue mutilada en casi doscientos mil kilómetros cuadrados. En 1902 recibió una indemnización de dos millones de libras esterlinas y una línea férrea que le abriría el acceso a los ríos Madeira y Amazonas (nota del autor en el original). 2 De
Seringa: (del port. seringa)f. Amér. Goma elástica. Aquellos que trabajan en las plantaciones de caucho.
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11. El árbol que llora
11.1 - Introducción ¿Qué nos proponemos ?
El caucho es un material que originariamente era de origen natural.
" Analizar la estructura
Hasta 1838, no tuvo más interés que el de una curiosidad sin demasiadas aplicaciones prácticas por que sus propiedades se alteraban sustantivamente con el cambio de temperatura.
de los distintos plásticos.
" Relacionar sus propiedades con sus estructuras.
Trataremos en esta unidad de hacer una caracterización de este material como de los materiales sintéticos que se han sintetizado a fin de sustituirlo, conocidos comúnmente como elastómeros.
11.2 - Para compartir una buena lectura... extraido de EDUARDO GALEANO, Las venas abiertas de América Latina. Siglo Veintiuno Editores, SA Trigésimosexta Edición (Argenina 1983) Primera parte, cap. II El rey del azúcar y otros monarcas agrícolas .
había observado, hacia 1770, que la goma servía para borrar los trazos de lápiz sobre el papel. "Priestley Setenta años después, Charles Goodyear descubrió al mismo tiempo que el inglés Hancock, el procedimiento de vulcanización del caucho, que le daba flexibilidad y lo tornaba inalterable a los cambios de temperatura. Ya en 1850, se revestían de goma las ruedas de los vehículos. A fines de siglo surgió la industria del automóvil en Estados Unidos y en Europa, y con ella nació el consumo de neumáticos en grandes cantidades. La demanda mundial de caucho creció verticalmente. El árbol de la goma proporcionaba a Brasil, en 1890, una décima parte de sus ingresos por exportaciones, veinte años después, la proporción subía al 40%, con lo que las ventas alcanzaban casi el nivel del café, pese a que el café estaba, hacia 1910 en el cenit 11-1
