Cauciucul natural este o substanţă care se găseşte în sucul lăptos (latex) aflat în tulpina unor arbori tropicali, cum este hevea (Hevea braziliensis).Principalele familii de plante care produc latex sunt: euforibacee,moracee, apocinacee, compozee, etc.

OBŢINEREA ŞI PRELUCRAREA PRIMARĂ

Pentru a obţine latexul, coaja arborelui de cauciuc este crestată, iar latexul se scurge în vase de colectare fixate pe arbore sub tăietură. Latexul iese din tăietură şi este adunat într-un recipient mic. Întreaga cantitate de latex obţinută la fiecare bandă este de 30 ml. Mai apoi, o fâşie îngustă de scoarţă este luată de la baza copacului pentru a se reface tăietura originală în fiecare zi. Producţia anuală poate atinge 1.200 kg la un ha de plantaţie, uneori chiar mai mult. Latexul este un sistem dispers coloidal,întocmai ca o emulsie. În compoziţia latexului, cauciucul are o pondere de 32-41%, iar apa 50-56% Amestecul mai conţine proteine (2-2,8%), răşini (cca. 3%), zaharide şi substanţe minerale: (cenuşă). Latexul tinde să coaguleze spontan, proces ce poate avea loc în timpul recoltării, transportului sau stocării . Fenomenul este rezultatul unor procese biochimice ce determină schimbarea pH-ului(mediul devine acid). Din acest punct de vedere, există procedee de conservare a latexului şi respectiv de coagulare a acestuia.

Ca stabilizatori ai latexului se utilizează baze (hidroxid de sodiu, soluţie de amoniac), astfel încât pH-ul să fie mai mare decât 4,8. Adăugarea de emulgatori (alcooli graşi sulfonaţi, alchil-naftalin-sulfonaţi, etc) care sunt agenţi care contribuie la stabilizarea latexului. Pentru a împiedica desfăşurarea proceselor biochimice, se înglobează în latex substanţe cu caracter antibacterian.

Dimpotrivă, pentru coagulare se folosesc acizi, sau alţi electroliţi. Coagularea constă în agitarea în vase mari a latexului cu diverşi electroliţi, eventual efectuându-se şi răcirea până la -15 C pentru a grăbi procesul. O altă posibilitate este separare a cauciucului printr-un procedeu electric(electroforeza). Cel mai răspândit procedeu constă

în diluarea latexului până la un conţinut de 12-20% cauciuc, urmată de coagularea în prezenţa acidului formic (0,5%) sau acetic (1-1,2%).

Cauciucul coagulat este supus unor prelucrări fizico-chimice ulterioare, obţinându-se în principal două sortimente: crepul şi foile afumate.

În procesul de obţinere a crepului, cauciucul se trece prin valţuri rapide, rezultând foi subţiri ce sunt spălate cu apă. Foile subţiri se suprapun, tot prin valţuri, iar produsul final este uscat cu aer cald la 50 C, sau în vid. Pe parcursul prelucrării, sau încă în faza de latex, se adaugă substanţe de tipul bisulfitului de sodiu pentru a preveni dezvoltarea unor microorganisme (mucegaiul crepului).

Foile afumate se obţin prin trecerea cauciucului pe valţuri având role cu viteze egale şi este spălat pe valţ. Valţurile lise sau striate determină obţinerea de foi netede sau cu diferite profile imprimate în relief. Foile se introduc în camere de afumare (fumul este produs prin arderea unor deşeuri vegetale) unde sunt menţinute la 30-60 C timp de câteva zile; procesul produce uscarea, dar are şi efect antiseptic şi antioxidant. Foile afumate se presează în baloturi de 100-200 kg.

STRUCTURA CAUCIUCULUI NATURAL

Cauciucul este o hibdrocarbură nesaturată polimerizată, cu formula brută , în care n are o valoare foarte mare. El este un produs de polimerizare a

izoprenului, adică un poliizopren: CH CH CH

… –– CH –– C = CH––CH –– CH ––C = CH–– CH –– CH –– C = CH –– CH –– …

rest de izopren

C H

Prin urmare, cauciucul natural nu este un produs unitar, ci un amestec polimer-omolog de hidrocarburi cu masă moleculară foarte mare. La cauciucul de Hevea, masele moleculare sunt cuprinse între 50 000 şi 3 000 000.

Macromoleculele de cauciuc conţin duble legături C = C. La toate aceste duble legături, configuraţiile sunt cis.

Dacă configuraţia dublelor legături este trans, atunci se observă izomerul cauciucului natural; produşii naturali cu structură trans sunt gutaperca şi balata.

PROPRIETĂŢILE FIZICE ALE CAUCIUCULUI NATURAL

Cauciucul poate exista în patru stări de agregare şi anume: starea cristalizată, starea amorfă solidă, starea elastică şi de asemenea starea plastică. Primele două sunt stări solide şi rigide, caracterizate printr-o imobilitate a macromoleculelor. Starea plastică este aceea a unui lichid cu un grad de vâscozitate foarte ridicat, iar starea elastică, deosebit de interesantă din punct de vedere practic, este o stare intermediară între starea amorfă şi starea plastică, fapt care se datorează flexibilităţii mari a macromoleculelor.

Cauciucul în stare brută este gălbui, semiopac şi elastic. Menţinut la o temperaturăscăzută (sub +10 C), el devine albicios, opac şi neelastic. Această transformare este datorită unei cristalizări parţiale a cauciucului. Încălzit, el îşi recapătă proprietăţile iniţiale (amorf şi elastic).

Elasticitatea este cea mai importantă proprietate a cauciucului, care îi permite acestuia să se alungească de 7-8 ori sub acţiunea unei forţe exterioare, relativ slabe; el revine la dimensiunile iniţiale când forţa nu se mai aplică.Cauza elasticităţii cauciucului este forma încolăcită pe care o au macromoleculele în stare normală; dacă se îndepărtează forţa mecanică exterioară care menţine întins cauciucul, respectiv moleculele sale, acestea se strâng din nou, reluând forma lor încolăcită, care este mai stabilă.

Solubilitatea: cauciucul este insolubil în solvenţi polari precum apa, alcoolul(deoarece acesta precipită cauciucul din soluţiile sale),acetona, dar se dizolvă bine în benezen, benzină, sulfură de carbon etc. Cauciucul introdus într-unul din aceşti dizolvanţi, înainte de dizolvare se îmbibă şi se umflă; soluţia de cauciuc rezultată este una vâscoasă.

La temperatură ridicată, cauciucul devine plastic şi lipicios.Expus mai mult timp la aer, cauciucul devine lipicios şi pierde din elasticitate.

Pentru a împiedica acest fenomen (datorat unei autooxidări), se adaugă anumite substanţe în masa de cauciuc brut, numite antioxidanţi. PROPRIETĂŢILE CHIMICE ALE CAUCIUCULUI NATURAL

Datorită unei duble legături în fiecare rest de izopren, cauciucul poate da reacţii de adiţie. Astfel, prin hidrogenare catalitică rezultă hidrocauciucul, (C H ) , care are caracter saturat, datorită ruperii unei legături π din legătura dublă.

Dintre reacţiile chimice ale cauciucului, cea mai importantă este reacţia cu sulful. Ea constituie partea importantă a procesului de prelucrarea a cauciucului: vulcanizarea. Pentru aceasta, cauciucul se încălzeşte la 130-140 C cu un adaos mic de sulf (1-5%), care adiţionează la dublele legături ale catenei, ceea ce duce la o cuplare între molecule, prin punţi de sulf.

CH CH

│ │

–– CH –– C –– CH –– CH –– CH –– C –– CH –– CH ––

│ │ S S │ │

–– CH –– C –– CH –– CH –– CH –– C –– CH –– CH ––

│ │

CH CH

În afară de vulcanizarea la cald, se poate efect şi o vulcanizare la rece, tratând cauciucul cu o soluţie de protoclorură de sulf , , în benzină sau sulfură de carbon. Sulful formează cu cauciucul o combinaţie stabilă. Prin vulcanizare, solubilitatea cauciucului faţă de în unii dizolvanţi se reduce,iar plasticitatea dispare aproape complet (cauciucul vulcanizat nu se mai înmoaie la cald, iar rezistenţa la rupere este mărită); din stare termoplastică, cauciucul trece într-o stare foarte elastică. Ebonita, rezultată în urma vulcanizării cauciucului natural, îşi pierde complet elasticitatea de tipul cauciucului. Numărul mare de legături de sulf dintre macromolecule transformă substanţa într-o construcţie tridimensională rigidă, în care moleculele nu au nicio mobilitate.

Dacă vulcanizarea cauciucului se face cu cantităţi mari de sulf (20-40%), se obţine

un produs cu un grad de duritate ridicat, neelastic şi cu o rezistenţă mecanică mare. Acest produs, numit ebonită, este folosit ca izolant în electrotehnică.

Acceleratori de vulcanizare: Unele substanţe adăugate în mici cantităţi (0,3-1%) în cauciucul supus vulcanizării, micşorează considerabil durata operaţiei. Acesta nu este însă singurul lor avantaj, deoarece acceleratorii permit să se coboare temperatura necesară

procesului de vulcanizare şi să se lucreze cu cantităţi de sulf mai mici decât în vechile procedee (1-3%, în loc de 5-8%). În prezenţa acceleratorilor de vulcanizare reacţionează tot sulful adăugat şi nu rămâne sulf necombinat care poate da naştere la fenomene secundare nedorite. Unii din acceleratorii de vulcanizare utilizaţi sunt: difenilguanidina , mercapto-benzoliazolul şi disulfura de tetrametiltiuram.