Di Karen G Blaettler
Aggiornato il 24 marzo 2022
Classen Rafael / EyeEm/EyeEm/GettyImages
Alla fine degli anni ’30, gli Stati Uniti consumavano più della metà della gomma naturale mondiale. Oggi, la gomma naturale è presente in oltre 50.000 prodotti statunitensi e il paese importa circa 3 miliardi di sterline all’anno. Nonostante ciò, la gomma sintetica rappresenta oggi la maggior parte della produzione moderna:oltre il 70% della gomma utilizzata in tutto il mondo.
La gomma naturale nasce come lattice, una sospensione del polimero poliisoprene in acqua. Questo elastomero, ovvero può allungarsi e flettersi, forma molecole a catena lunga che conferiscono alla gomma le sue proprietà uniche. Mentre più di 2.500 specie di piante producono lattice, l’approvvigionamento commerciale proviene quasi esclusivamente dall’albero Hevea brasiliensis, originario del Sud America tropicale. Le prime civiltà mesoamericane mescolavano il lattice con il succo di ipomea per creare vari tipi di gomma, dalle palline rimbalzanti ai sandali.
Prima del 1900, la fonte primaria era costituita dagli alberi della gomma selvatica del Brasile. La crescente domanda di biciclette e automobili ha spinto la produzione oltre i limiti naturali. I semi contrabbandati dal Brasile hanno consentito la nascita di piantagioni di gomma nel sud-est asiatico, che negli anni '30 hanno fornito la maggior parte della gomma agli Stati Uniti. La Seconda Guerra Mondiale interruppe bruscamente questa catena di approvvigionamento, sottolineando l'importanza strategica della gomma.
Il viaggio inizia con la maschiatura:un'attenta incisione nella corteccia di un albero della gomma fa uscire il lattice in una tazza. Il lattice di molti alberi viene raccolto in grandi serbatoi. La coagulazione, ovvero l'aggiunta di un acido come l'acido formico, fa cagliare il poliisoprene in una massa solida, un processo che richiede circa 12 ore. Il rotolamento rimuove l'acqua, producendo fogli sottili spessi circa 1/8 di pollice. Questi fogli asciugano su graticci di legno; l'affumicatura per alcuni giorni produce il tradizionale foglio di fumo rigato, mentre l'essiccazione all'aria produce fogli essiccati all'aria di qualità superiore. La gomma crespa chiara, composta da due coagulazioni seguite da asciugatura all'aria, offre la migliore qualità.
Le gomme sintetiche derivano dalla polimerizzazione, sia per addizione (collegando direttamente i monomeri) che per condensazione (eliminando piccole molecole durante il collegamento). I chimici tedeschi per primi si sono concentrati sulla gomma sintetica durante la Prima Mondiale, producendo una gomma metilica da 15 tonnellate al mese a partire dall’acetone. La svolta avvenne nel 1929 con BunaS (gomma stirene-butadiene, SBR) della I.G. Farben. Nel 1955, SamuelHorne sviluppò un poliisoprene cis-1,4 quasi naturale al 98%, consentendo la miscela di SBR e polimeri naturali simili alla gomma che alimenta l'odierna industria dei pneumatici.
Una volta consegnata in balle, la gomma subisce quattro fasi critiche:compounding, miscelazione, modellatura e vulcanizzazione. Ogni passaggio personalizza il materiale per la sua applicazione finale.
La compoundazione aggiunge sostanze chimiche per regolare la sensibilità alla temperatura e le prestazioni meccaniche. Gli additivi, come il nerofumo, i silicati di alluminio anidri, gli antiossidanti e i plastificanti, reagiscono durante la vulcanizzazione per stabilizzare la rete polimerica. Il nerofumo, derivato dalla fuliggine, è il riempitivo rinforzante più comune, poiché aumenta la resistenza alla trazione, la resistenza all'abrasione e la durata ai raggi UV. La maggior parte dei prodotti in gomma appaiono neri a causa di questo riempitivo.
Poiché la viscosità della gomma è elevata, la miscelazione avviene in due fasi. Innanzitutto, i riempitivi rinforzanti formano un masterbatch. Dopo il raffreddamento, vengono aggiunti agenti indurenti (ad esempio, zolfo o composti privi di zolfo) e la miscela viene miscelata fino a renderla omogenea, prevenendo la vulcanizzazione prematura.
La modellatura utilizza estrusione, calandratura, rivestimento o stampaggio. L'estrusione forza la gomma attraverso gli estrusori a vite, mentre la calandratura la fa passare tra i rulli per ottenere uno spessore uniforme. Il rivestimento combina la calandratura con l'applicazione del materiale, ideale per impermeabili o nastri trasportatori. Lo stampaggio (compressione, trasferimento o iniezione) dà origine a forme complesse come carcasse o guarnizioni di pneumatici, con la vulcanizzazione che avviene contemporaneamente.
La vulcanizzazione, coniata da Charles Goodyear nel 1839, reticola i polimeri di gomma, trasformando un materiale appiccicoso e sensibile alla temperatura in un prodotto durevole ed elastico. I processi moderni utilizzano livelli di zolfo e acceleratori ridotti, riducendo i tempi di polimerizzazione a 15-20 minuti. Per applicazioni speciali vengono impiegate anche tecniche prive di zolfo, come la vulcanizzazione con perossido o mediante radiazione.
