El hule (palabra náhuatl) es un polímero natural hecho de la savia de plantas específicas, como por ejemplo la Castilla elástica; o producido de forma sintética.
El caucho es un hidrocarburo elástico, cis -1,4-poliisopreno, polímero del isopreno (figura 1) o 2 metilbutadieno (C5H8) que surge como una emulsión lechosa (conocida como látex) en la savia de varias plantas, pero que también puede ser producido sintéticamente.
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Figura 1: Estructura del polímero Isopreno. Estructura elaborada con software libre. |
Puede resultar algo confuso comprender los conceptos establecidos sobre el hule y el caucho, pero son distintos productos, el hule es el polímero natural (ahora, también artificial) obtenido de las especies vegetales de clase Hevea; en cambio el caucho es un producto obtenido del procesamiento especifico del hule.
A partir del caucho surge la vulcanización proceso mediante el cual se calienta el caucho crudo en presencia de azufre, con el fin de volverlo más duro y resistente al frío.
Se dice que fue descubierto por Charles Goodyear en 1839 por accidente, al volcar un recipiente de azufre y caucho encima de una estufa. Esta mezcla se endureció y se volvió impermeable, a la que llamó vulcanización en honor al dios Vulcano. Sin embargo, hay estudios que demuestran que un proceso similar a la vulcanización, pero basado en el uso de materiales orgánicos fue utilizado por la Cultura Olmeca 3.500 años antes para hacer pelotas de hule destinadas a un juego ritual.
Durante la vulcanización, los polímeros lineales paralelos cercanos constituyen puentes de entrecruzamiento entre sí. El resultado final es que las moléculas elásticas de caucho quedan unidas entre sí a una mayor o menor extensión. Esto forma un caucho más estable, duro, mucho más durable, más resistente al ataque químico y sin perder la elasticidad natural. También transforma la superficie pegajosa del material en una superficie suave que no se adhiere al metal o a los sustratos plásticos
El azufre es un material con singulares propiedades. En determinadas circunstancias, formará cadenas de sus propios átomos. El carbono y el silicio pueden formar también esas cadenas. El proceso de vulcanización hace uso de este fenómeno. A lo largo de la molécula del caucho, hay un número de sitios que son atractivos para los átomos de azufre. Son los llamados sitios de cura. En cada sitio de cura, un átomo de azufre se puede unir a sí mismo, y a partir de allí la cadena de átomos de azufre puede crecer hasta que alcance el sitio de cura de otra molécula. Estos puentes de azufre son usualmente de 2 a 10 átomos de largo, en contraste con los polímeros más comunes en los que la "columna vertebral" de carbonos pueden ser varios miles de veces de más larga.(Ver figura 2).
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Figura 2: Formación del poliisopreno por el proceso de vulcanización. |
La vulcanización puede producirse a diversas temperaturas comprendidas entre el punto de fusión del azufre y los 160°C. La vulcanización se produce más rápidamente a esta última temperatura, pero la experiencia ha demostrado que los mejores resultados son los obtenidos cuando se vulcaniza a 120°C., lo que exige en cambio prolongar por más tiempo lo operación.
Sí se prolonga la operación de vulcanizado elevando la cantidad de calor entre 150° y 160° por algunas horas entonces se obtiene un nuevo producto, en el cual la elasticidad ha desaparecido y el aspecto del caucho se ha modificado; se nos presenta ahora bajo una apariencia pardo oscura, en cierto grado quebradizo.
El grado de vulcanización del caucho pende de varios factores, tales como el tiempo que dura el ser tratamiento, la temperatura, la presión y la cantidad de azufre agregado. Parece que el fenómeno de la vulcanización es el resultado de una verdadera combinación química en la que el caucho admite varios grados de combinación con el azufre hasta alcanzar la sobre saturación.
Después de vulcanizado, el caucho se modifica completamente, siendo insoluble en los solventes comunes y soportando elevadas temperaturas sin perder sus propiedades de elasticidad. Se entiende que cuando hablamos de elevadas temperaturas nos referimos a las toleradas por la materia orgánica antes de su carbonización.
Como vemos la vulcanización del caucho es de suma importancia, ya que le otorga a este material una resistencia muchísimo mayor, y si consideramos que las llantas en las que millones de personas se movilizan a diario, se encuentran fabricadas en este material, entonces, el factor de la resistencia resulta ser absolutamente indispensable, el que se logra por medio de una vulcanización que utiliza baja presión y altas temperaturas.
No sólo se utiliza la vulcanización de neumáticos, ya que es posible encontrarla también en nuestros pies. La vulcanización de zapatos es una práctica común que otorga al calzado una mayor flexibilidad, dándole al usuario un caminar más cómodo y sano, que además se comporta como un zapato que lucirá como nuevo durante mucho más tiempo debido a la gran resistencia que se le otorga gracias al tratamiento que recibe. Para observar el proceso de vulcanización de forma más detallada ver siguiente video:
Proceso de vulcanización: Fuente: http://www.youtube.com/watch?v=MtuFyW0GxVw
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