- "Sono di gomma, e tu sei colla, qualsiasi cosa tu dica mi rimbalza e ti si attacca". Anche se probabilmente ti ricordi questo detto di quando eri un ragazzino intelligente, è una descrizione appropriata per la sostanza che conosciamo come gomma.
Si ritiene che i popoli della Mesoamerica, un'antica regione dell'America centrale e del Messico, siano stati i primi ad aver usato questo composto chimico elastico. Usavano la gomma per fabbricare palle per un gioco che Columbus, e in seguito i conquistadores spagnoli, li guardava giocare. Per questi popoli, la gomma era chiamata "caucciù". Il chimico inglese Joseph Priestley fu colui che più tardi inventò il termine "gomma" nel 1770.
-Rubber è un tipo specifico di polimero chiamato a elastomero: una grande molecola che può essere allungata ad almeno il doppio della sua lunghezza originale e riportata alla sua forma originale. Le prime forme di gomma avevano molte proprietà simili a quelle dei glueli, specialmente nelle stagioni calde. A basse temperature, la gomma diventava dura e fragile. Fu solo dopo una scoperta accidentale di Charles Goodyear nel 1839 che la gomma moderna divenne possibile.
Da quel momento, la gomma è diventata un importante polimero naturale nella società. Produciamo gomma da alberi di gomma (lattice naturale) e dall'olio (gomma sintetica). Usiamo entrambi i tipi di gomma in molti prodotti. Come i Mesoamericani (Aztechi e Maya) prima di loro, atleti e bambini oggi giocano con palle di gomma. Naturalmente, l'uso più comune della gomma è nei pneumatici per autoveicoli. Ma anche gomme da matita, scarpe, guanti, dighe dentali e preservativi contengono la sostanza ubiquitaria. In molti prodotti, la gomma viene aggiunta come rivestimento protettivo per l'impermeabilizzazione o l'antiurto.
In questo articolo, esamineremo la chimica di questa sostanza elastica, dove e come è prodotta, e quale è stata la notevole scoperta di Charles Goodyear. Vedremo anche i diversi tipi di gomma, alcuni dei vostri prodotti preferiti realizzati e l'industria responsabile della produzione.
Il prossimo: un viaggio in Centro America.
-I popoli mesoamericani, come i Maya e gli Aztechi, hanno prima toccato la gomma di uno dei numerosi alberi trovati nel Centro e Sud America:
Esploratori e coloni hanno portato campioni di questi alberi quando sono tornati in Europa. Alla fine, i semi di questi alberi furono trasportati in piantagioni di gomma in altri climi tropicali durante l'era del colonialismo europeo.
Attualmente, la maggior parte della gomma naturale proviene da alberi derivati dall'America Latina trapiantati nel Sud-est asiatico (Thailandia, Indonesia, Malesia), come in India, Sri Lanka e Africa. In queste aree, puoi trovare altri alberi produttori di gomma, tra cui:
Di tutti questi alberi, il miglior albero che produce gomma è H. braziliensis.
Ci vogliono circa sei anni perché un albero di gomma cresca fino al punto in cui è economico raccogliere la linfa, che viene chiamata latice. Ecco come ne tocchi uno: il raccoglitore esegue un taglio sottile e diagonale per rimuovere una scheggia di corteccia. Il fluido di lattice bianco lattiginoso fuoriesce dalla corteccia, proprio come il sangue potrebbe fuoriuscire da una piccola ferita superficiale sulla pelle. Il liquido scorre lungo il taglio e viene raccolto in un secchio. Dopo circa sei ore, il fluido smette di scorrere. In quel periodo di sei ore, un albero di solito può riempire un secchio di gallone. L'albero può essere tappato nuovamente con un altro taglio fresco, di solito il giorno successivo.
I mesoamericani asciugavano il lattice di gomma raccolto e producevano palle e altre cose, come le scarpe. Immergevano i piedi nel lattice e lasciavano asciugare. Dopo diversi tuffi e asciugature, potevano staccare una scarpa dai loro piedi. Successivamente, hanno fumato le loro nuove scarpe di gomma per indurirle. I mesoamericani inoltre hanno impermeabilizzato i tessuti ricoprendoli di lattice e facendoli asciugare. Questo processo è stato utilizzato per fabbricare articoli in gomma fino al 1800 circa.
Colombo riportò con sé palle di gomma quando tornò dal suo secondo viaggio nel Nuovo Mondo, e nei primi anni del 1700, campioni di gomma e alberi furono riportati in Europa. A quel tempo, la gomma era ancora una novità. La gomma fatta nel modo mesoamericano ricordava una gomma da matita. Era morbido e flessibile. Nel 1770, il chimico Joseph Priestley fu il primo a usare la gomma per cancellare i marchi di piombo. Ha coniato la parola "gomma" perché poteva rimuovere i segni di piombo strofinando il materiale su di essi.
Mentre era utile per impermeabilizzare i tessuti e realizzare scarpe fatte in casa, la gomma aveva i suoi problemi. Puoi vedere questi problemi per te con una semplice gomma da matita di gomma. Prendi quella gomma e mettila sotto calore intenso per diversi minuti. Cosa vedi? La gomma dovrebbe diventare molto morbida e appiccicosa. Quindi, fai il contrario - posiziona la gomma sul ghiaccio o in un congelatore per diversi minuti. Cosa vedi? La gomma dovrebbe diventare dura e fragile. La stessa cosa è successa alla prima gomma. Immagina come sarebbe andare in giro con le tue scarpe di gomma in un giorno caldo o freddo. Le scarpe non si indosserebbero bene.Allo stesso modo, i tuoi vestiti gommati potrebbero rimanere attaccati alla sedia mentre eri seduto, specialmente in una giornata calda.
Continua a leggere per imparare cosa rende la gomma così intrinsecamente elastica.
Cosa rende la gomma così elastica? Come la plastica, la gomma è un polimero, che è una catena di unità ripetute chiamata monomeri. In gomma, il monomero è un composto di carbonio chiamato isoprene che ha due doppi legami carbonio-carbonio. Il fluido di lattice che fuoriesce dagli alberi di gomma ha molte molecole di isoprene. Quando il lattice si asciuga, le molecole di isoprene si raggruppano e una molecola di isoprene attacca un doppio legame carbonio-carbonio di una molecola vicina. Uno dei doppi legami si rompe e gli elettroni si riorganizzano per formare un legame tra le due molecole di isoprene.
Il processo continua fino a quando non si hanno a lungo fili di molte molecole di isoprene collegate come una catena. Questi lunghi fili sono chiamati poliisoprene polimero. Ogni molecola di poliisoprene contiene migliaia di monomeri di isoprene. Mentre l'essiccazione continua, i trefoli di poliisoprene aderiscono formando legami elettrostatici, molto simili all'attrazione tra i poli opposti di due magneti a barre. L'attrazione tra questi fili tiene insieme le fibre di gomma e consente loro di allungare e recuperare.
Tuttavia, i cambiamenti di temperatura possono influenzare le interazioni elettrostatiche tra i trefoli di poliisoprene nella gomma di lattice. Le temperature elevate riducono le interazioni e rendono la gomma più fluida (appiccicosa). Le temperature più fredde aumentano le interazioni e rendono la gomma più solida (dura, fragile).
Nei primi anni del 1800, diversi scienziati e inventori si proponevano di rendere la gomma più resistente. Un famoso inventore, Charles Goodyear, pensava che si potesse ridurre la viscosità della gomma mescolandola con varie polveri secche. Ha sperimentato combinando talco e altre polveri con la gomma. Nel 1838, Goodyear incontrò Nathaniel Hayward, che aveva fatto progressi nel trattamento di lastre di gomma con una soluzione di zolfo e trementina e poi asciugarle al sole. La gomma essiccata al sole di Hayward era più dura e più resistente, così brevettò il processo, che chiamò solarizzazione.
Goodyear ha acquistato i diritti di brevetto per la solarizzazione e ha iniziato a sperimentare con composti di zolfo. Per tentativi ed errori, l'inventore mescolò gomma di lattice con zolfo e ossido di piombo. La leggenda narra che parte della miscela cadde su una stufa calda, e la gomma risultante era dura, flessibile e resistente. Il processo a-ccidental di Goodyear divenne noto come vulcanizzazione. Scoprì anche che cambiare la quantità di zolfo cambiava le caratteristiche della gomma. Più lo zolfo veniva usato, più la gomma diventava dura. Quindi cosa succede quando la gomma viene vulcanizzata?
Quando i fili di poliisoprene vengono riscaldati con zolfo e ossido di piombo, gli atomi di zolfo attaccano i doppi legami nei fili di poliisoprene e si legano agli atomi di carbonio. Gli atomi di zolfo possono anche formare legami tra loro (legami disolfuro) e fili adiacenti in poliisoprene adiacenti per formare una struttura simile alla rete nella gomma.
-Thi-s cross-linking rafforza il poliisoprene per renderlo più duro, flessibile e più resistente. Come ha scoperto Goodyear, più lo zolfo viene usato, più legami incrociati possono formarsi e più dura diventa la gomma. Il processo di vulcanizzazione di Goodyear ha coinvolto la combinazione di gomma di lattice, zolfo e ossido di piombo nel vapore ad alta pressione per un massimo di 6 ore per ottenere i migliori risultati.
Rubber Prince o Pauper?
Charles Goodyear era ossessionato dalla gomma. Ha anche sperimentato con esso mentre era confinato nella prigione del debitore. Dopo aver inventato la vulcanizzazione nel 1839, iniziò a produrre fogli di gomma vulcanizzata che potevano essere usati per l'abbigliamento. Goodyear ha inviato i suoi prodotti in Europa nella speranza di allettare gli investitori. L'inventore inglese e pioniere della gomma Thomas Hancock fu allettato. Ha scoperto il processo di vulcanizzazione di Goodyear e ha fatto domanda in fretta per ottenere un brevetto inglese prima di Goodyear. Alla fine, molte altre aziende hanno violato i brevetti di Goodyear, e ha speso gran parte della sua fortuna in controversie o esperimenti di gomma. Morì impoverito nel 1860. Probabilmente sarebbe stato felice di sapere che la Goodyear Tire and Rubber Company era stata battezzata in suo onore.
L'industria della gomma iniziò davvero a gonfiarsi con l'invenzione dell'automobile. Tutti questi pneumatici hanno creato e continuano a creare un enorme mercato per la gomma vulcanizzata. All'inizio del 20° secolo, la maggior parte delle gomme era costituita da gomma ex-gomma vulcanizzata, derivata dagli alberi. Gli Stati Uniti erano un produttore leader di automobili e un grande consumatore di gomma mondiale, controllato da piantagioni britanniche in tutta l'Asia.
Era solo una questione di tempo prima che gli scienziati chiedessero se la gomma potesse essere fabbricata artificialmente. Già nel 1860, avevano già elaborato la chimica della gomma e il suo processo di vulcanizzazione. I chimici avevano riscaldato la gomma per spezzarla e hanno scoperto che produceva isoprene, olio e catrame. Potrebbero produrre isoprene dall'olio e poi combinare l'isoprene artificialmente per produrre gomma. Sembrava roba da gomme per matite e gomme per automobili prodotte con prodotti petroliferi.
Probabilmente hai sentito parlare di alcune di queste gomme sintetiche. Per esempio, neoprene è una gomma morbida, schiumosa e isolante che viene spesso utilizzata in mute umide. Scuba e surfisti hanno il chimico di DuPont, Wallace Carothers, che nel 1930 trasformò un polimero di cloroprene in policloroprene, per ringraziarli per averli tenuti al caldo durante le loro avventure oceaniche. Incidentalmente, Carothers in seguito inventò un altro popolare polimero chiamato nylon.
- Ecco una gomma sintetica di cui abbiamo già sentito parlare: silicone. Nel 1945, i chimici di Dow Corning svilupparono una gomma sintetica che si basava su polimeri a base di silicone anziché su quelli a base di carbonio. Hanno creato un materiale leggero, flessibile e chimicamente inerte che viene spesso utilizzato nell'industria dei dispositivi medici e che può persino essere collocato nel corpo sotto forma di protesi mammarie.
latice è l'ultima gomma sintetica di cui parleremo. Probabilmente ti ricordi che il lattice si riferisce alla linfa dell'albero della gomma. È anche il nome di una gomma sintetica più sottile e più forte che mantiene il naturale colore lattiginoso di quella linfa, almeno inizialmente. Nel 1921, il chimico Peter Schidrowitz scoprì che si poteva vulcanizzare il lattice aggiungendo polisolfuri e riscaldandolo a temperature più basse rispetto alla vulcanizzazione tradizionale per molto tempo. Inoltre, poiché questo tipo di vulcanizzazione si verificava a temperature più basse, è possibile aggiungere coloranti al lattice per produrre colori. Questo è il tipo di lattice che trovi nei guanti in lattice, nelle dighe dentali e nei preservativi.
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Allergie al lattice
Dall'avvento dell'HIV e di altri patogeni ematici, l'uso di guanti in lattice da parte degli operatori sanitari è aumentato. Tuttavia, circa il 17% degli operatori sanitari degli Stati Uniti soffre di allergie al lattice [fonte: Lehrman]. Le persone possono essere sensibili al lattice stesso, all'amido di mais o ad altre sostanze chimiche aggiunte alla gomma di lattice. Le alternative ai guanti in lattice includono guanti in vinile (un tipo di plastica).
Quanta gomma sta rimbalzando là fuori? Secondo l'International Rubber Study Group, nel 2007 sono stati prodotti 9,7 milioni di tonnellate di gomma naturale, la maggior parte dei quali proviene dall'Asia. A circa $ 2,321 per tonnellata, il mercato della gomma naturale ha coinvolto circa $ 22,5 miliardi nel 2007 [fonte: International Rubber Study Group]. Ma prima che la gomma naturale si trasformi in cose come tubi, elastici e anatre gialle, deve essere processata.
La lavorazione della gomma naturale consiste nei seguenti passaggi:
-T-lui immagine di profitto e di processo è un po 'diverso per la gomma sintetica. Nel 2007 sono stati prodotti circa 13,6 milioni di tonnellate di gomma sintetica, principalmente negli Stati Uniti, in Europa e in Asia [fonte: International Rubber Study Group]. Con un prezzo di circa $ 2,012 per tonnellata, nel 2007 sono stati effettuati 26,2 miliardi di dollari nel mercato della gomma sintetica.
I polimeri di gomma sintetica sono prodotti da prodotti chimici a base di petrolio, raggruppati e essiccati per il trasporto. Una volta in un impianto di produzione, i polimeri di gomma sintetica vengono mescolati, gli ingredienti possono essere aggiunti e la gomma viene laminata in fogli. Le lastre possono essere tagliate a strisce per il successivo stampaggio e lavorazione. Esistono tre tecniche di elaborazione di base:
La gomma potrebbe non essere la prima cosa a cui pensi quando pensi di ridurre, riutilizzare, riciclare, ma alcuni prodotti possono essere riciclati. Ad esempio, i pneumatici possono essere sminuzzati e riscaldati in un ambiente anaerobico (pirolisi) per abbattere la gomma e recuperare l'olio come sottoprodotti dell'olio come il benzene. In altri metodi di riciclaggio, la gomma triturata può essere modellata a compressione in diversi prodotti.
Non lasciare ancora la camera di gomma. Abbiamo più collegamenti di quanti puoi sparare a un elastico al prossimo.
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👉 La gomma per cancellare funziona per abrasione del foglio: strofinata sulla carta ne porta via lo strato più superficiale e quindi la scrittura che vi si trova. Per la matita basta una gomma morbida, poiché la grafite lascia un segno leggero.Cached
👉 Le gomme naturali, secondo la normativa UNI 7703, si ottengono coagulando il lattice ricavato da alcune piante tropicali (in particolare Hevea brasiliensis) e raccolte tramite incisione del tronco.
👉 La sua caratteristica principale è il ritorno elastico, ovvero l'elasticità. Si può tendere una striscia di gomma fino a farle raggiungere una lunghezza molto superiore alla sua lunghezza originale, senza che si rompa; quando poi la si lascia andare, essa ritorna immediatamente alla forma e lunghezza originali.
👉 Le gomme pane si possono modellare manualmente per ottenere cancellature di precisione, chiaroscuri o lavori di dettaglio. Sono comunemente usate per rimuovere leggeri segni di carboncino o di grafite nelle tecniche di disegno sottrattivo.
👉 La gomma contiene del materiale abrasivo, ad esempio polvere di quarzo, che graffia uno strato sottile sulla superficie della carta. Le tracce di matita di grafite sono più facili da rimuovere di quelle di matita colorata, poiché la grafite aderisce fortemente alle fibre della carta.
👉 grafiteLa gomma per cancellare è uno strumento di cancelleria in gomma, naturale o sintetica, atto a rimuovere meccanicamente inchiostri o tracce di grafite da supporti di scrittura o disegno.
La gomma è un elastomero, una grande molecola che può essere allungata e riportata alla sua forma originale. Scopri perché la gomma è così elastica e come ce la facciamo.