La vulcanizzazione è un processo mediante il quale sono modificate le proprietà fisiche della gomma naturale o sintetica. Essa diventa poco rigonfiabile a contatto con solventi organici, maggiormente resistente alla trazione e all’abrasione e assume elasticità in un ampio intervallo di temperatura.
Storia
L’uso della gomma naturale, materiale polimerico di origine naturale, come sostanza idonea a ottenere prodotti finiti era già noto negli anni ’30 del XIX secolo.
Le limitazioni all’uso del materiale erano dovute al fatto che la gomma naturale è molto sensibile alle variazioni di temperatura. Infatti diventa morbida e appiccicosa quando è calda e dura quando è fredda in quanto cristallizza a una temperatura di poco al di sotto dei 5°C.
Il chimico statunitense Charles Goodyear nel 1839 trovò che una miscela di gomma e zolfo, a seguito di riscaldamento, diventava un solido elastico e resiliente sia alle alte che alle basse temperature.
“La vita non dovrebbe essere valutata esclusivamente dallo standard di dollari e centesimi. Io non sono disposto a lamentarmi per aver piantato semi di cui altri raccoglieranno i frutti. Un uomo ha da rammaricarsi solo quando semina e nessuno raccoglie.”
Chimica
La naturale o caucciù è un polimero dell’isoprene il cui nome IUPAC è 2-metil-1,3-butadiene idrocarburo alifatico del gruppo delle diolefine, omologo del butadiene
Lo zolfo aggiunto alla gomma naturale non è semplicemente solubilizzato o disperso ma si combina con i siti di insaturazione. Si forma a una macromolecola in cui si verifica una reticolazione responsabile del comportamento elastico.
La gomma è quindi convertita in un solido che non ha un comportamento dipendente dalla temperatura a causa dei legami tra lo zolfo e il polimero.
Inoltre l’aggiunta di zolfo rende le molecole meno regolari fenomeno che ostacolare notevolmente la cristallizzazione e quindi l’indurimento a basse temperature.
Fu lo stesso Goodyear a scoprire che l’uso di un’ulteriore sostanza chimica potesse accelerare la vulcanizzazione e farla avvenire a temperature inferiori. Tali sostanze, note come acceleratori, sono spesso carbone o zinco.
L’interconnessione delle catene polimeriche può anche essere fatta con reagenti diversi dallo zolfo tramite reazioni radicaliche che non richiedono la presenza di siti di insaturazione.
I radicali liberi possono essere formati, ad esempio, tramite radiazioni U.V.. Dalla molecola dell’elastomero viene strappato un idrogeno tramite scissione omolitica lasciando un carbonio radicalico altamente reattivo.
Quest’ultimo si legherà ad un altro carbonio radicalico con ottenimento di un legame carbonio-carbonio e conseguente reticolazione della molecola.