Por Karen G. Blaettler
Actualizado el 24 de marzo de 2022
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A finales de la década de 1930, Estados Unidos consumía más de la mitad del caucho natural del mundo. Hoy en día, el caucho natural se encuentra en más de 50.000 productos estadounidenses y el país importa aproximadamente 3.000 millones de libras al año. A pesar de esto, el caucho sintético representa ahora la mayor parte de la fabricación moderna:más del 70 % del caucho utilizado en todo el mundo.
El caucho natural se origina como látex, una suspensión del polímero poliisopreno en agua. Este elastómero (lo que significa que puede estirarse y flexionarse) forma moléculas de cadena larga que confieren al caucho sus propiedades únicas. Si bien más de 2.500 especies de plantas producen látex, el suministro comercial proviene casi exclusivamente del árbol Hevea brasiliensis, originario de la América del Sur tropical. Las primeras civilizaciones mesoamericanas mezclaban látex con jugo de campanilla para crear varios tipos de caucho, desde pelotas saltarinas hasta sandalias.
Antes de 1900, los árboles de caucho silvestres de Brasil eran la fuente principal. La creciente demanda de bicicletas y automóviles empujó la producción más allá de los límites naturales. Las semillas contrabandeadas desde Brasil permitieron plantaciones de caucho en el sudeste asiático, que abastecía la mayor parte del caucho estadounidense en la década de 1930. La Segunda Guerra Mundial cortó abruptamente esta cadena de suministro, lo que subraya la importancia estratégica del caucho.
El viaje comienza con unos golpecitos:una cuidadosa incisión en la corteza de un árbol de caucho extrae látex y lo introduce en una taza. El látex de muchos árboles se acumula en grandes tanques. La coagulación (agregar un ácido como el ácido fórmico) cuaja el poliisopreno hasta convertirlo en una masa sólida, un proceso que dura aproximadamente 12 horas. Al enrollar se elimina el agua, lo que produce láminas delgadas de aproximadamente 1/8 de pulgada de espesor. Estas láminas se secan sobre rejillas de madera; fumar durante unos días produce la tradicional lámina ahumada acanalada, mientras que el secado al aire produce láminas secadas al aire de mayor calidad. El caucho crepé pálido (dos coagulaciones seguidas de un secado al aire) ofrece la mejor calidad.
Los cauchos sintéticos surgen de la polimerización, ya sea por adición (uniendo monómeros directamente) o por condensación (eliminando moléculas pequeñas durante el enlace). Los químicos alemanes se dedicaron por primera vez al caucho sintético durante la Primera Guerra Mundial, produciendo un caucho metílico de 15 toneladas mensuales a partir de acetona. El gran avance se produjo en 1929 con BunaS (caucho de estireno-butadieno, SBR) de I.G. Color. En 1955, SamuelHorne desarrolló un cis-1,4-poliisopreno casi natural al 98 %, lo que permitió la mezcla de SBR y polímeros similares al caucho natural que impulsa la industria de neumáticos actual.
Una vez entregado en fardos, el caucho pasa por cuatro etapas críticas:composición, mezcla, conformación y vulcanización. Cada paso adapta el material para su aplicación final.
La composición agrega productos químicos para ajustar la sensibilidad a la temperatura y el rendimiento mecánico. Los aditivos, como el negro de humo, los silicatos de aluminio anhidro, los antioxidantes y los plastificantes, reaccionan durante la vulcanización para estabilizar la red polimérica. El negro de carbón, derivado del hollín, es el relleno de refuerzo más común, que aumenta la resistencia a la tracción, la resistencia a la abrasión y la durabilidad a los rayos UV. La mayoría de los productos de caucho tienen un aspecto negro debido a este relleno.
Debido a que la viscosidad del caucho es alta, la mezcla se produce en dos etapas. Primero, las cargas de refuerzo forman una mezcla maestra. Después de enfriar, se añaden agentes de curado (p. ej., azufre o compuestos sin azufre) y la mezcla se mezcla hasta que quede homogénea, evitando una vulcanización prematura.
El modelado emplea extrusión, calandrado, recubrimiento o moldeado. La extrusión fuerza el caucho a través de extrusoras de tornillo, mientras que el calandrado lo pasa entre rodillos para lograr un espesor uniforme. El revestimiento combina el calandrado con la aplicación de material, ideal para impermeables o cintas transportadoras. El moldeado (compresión, transferencia o inyección) crea formas complejas, como carcasas de neumáticos o juntas, y la vulcanización se produce al mismo tiempo.
La vulcanización, acuñada por Charles Goodyear en 1839, entrecruza los polímeros de caucho, transformando un material pegajoso y sensible a la temperatura en un producto duradero y elástico. Los procesos modernos utilizan niveles reducidos de azufre y aceleradores, lo que reduce los tiempos de curado a 15 a 20 minutos. También se emplean técnicas sin azufre, como peróxido o vulcanización por radiación, para aplicaciones especiales.
