caoutchouc (suite)

Aptitudes des caoutchoucs à être renforcés. Certains matériaux, introduits dans les caoutchoucs avant leur vulcanisation, permettent d’accroître dans des proportions parfois considérables quelques-unes de leurs propriétés essentielles, telles que leur résistance à la rupture et leur résistance à l’usure. Parmi ces produits figurent notamment les noirs de carbone, qui jouent le rôle de charges renforçantes, les plastifiants, qui augmentent la plasticité des « mélanges », et les agents de protection contre l’oxygène et l’ozone, qui, dans certaines conditions, peuvent dégrader de façon considérable et irréversible les caoutchoucs vulcanisés.

Mise en œuvre des caoutchoucs

Les opérations qui permettent de transformer les caoutchoucs bruts en articles finis sont de trois sortes.

Opérations de malaxage et de mélangeage

Leur but est d’accroître la plasticité des caoutchoucs et d’y introduire les produits (charges renforçantes, agents de vulcanisation, etc.) propres à leur conférer les propriétés recherchées. Ces opérations sont conduites soit dans des malaxeurs à cylindres, constitués par deux cylindres tournant en sens inverse à des vitesses différentes et entre lesquels le caoutchouc est entraîné, soit surtout dans des malaxeurs internes, qui comportent deux cylindres présentant des pales hélicoïdales tournant en sens inverse dans une chambre close.

Opérations de mise en forme

Les mélanges obtenus sont mis en forme à l’aide soit de calandres, soit d’extrudeuses.

Les calandres comprennent deux à quatre cylindres qui tournent en sens inverse et entre lesquels le mélange est entraîné. De l’écartement des cylindres dépend l’épaisseur de la feuille de mélange que l’on obtient à la sortie. Le calandrage peut servir à revêtir de mélanges des nappes de câbles ou des tissus.

Les extrudeuses, ou boudineuses, comportent une vis à filets hélicoïdaux qui tourne dans une chambre cylindrique terminée par une filière. Introduit dans la chambre généralement sous forme de bande, le mélange est poussé à travers la filière par le mouvement de la vis. Selon la forme de la filière, on obtient des profilés de formes diverses : bandes plates, tubes creux, etc. Des boudineuses sont également utilisées pour le gainage des câbles électriques.

Les profilés obtenus par calandrage ou boudinage sont parfois vulcanisés tels quels. Le plus souvent, cependant, il est nécessaire d’assembler des profilés de natures ou de formes diverses pour obtenir l’article désiré.

Opérations de vulcanisation

Elles sont réalisées suivant divers procédés.

• Vulcanisation sous presse. L’ébauche de l’article à vulcaniser est introduite dans un moule, qui est ensuite placé entre les plateaux d’une presse. Parfois, ces plateaux constituent eux-mêmes les parois du moule ; dans la fabrication des pneumatiques, ils sont remplacés par des coquilles, au contact desquelles les mélanges vulcanisent directement. Des vérins hydrauliques appliquent la pression au cours de la vulcanisation.

• Vulcanisation en autoclave. Ce procédé est utilisé lorsque les articles à vulcaniser possèdent leur forme définitive après confection. Ceux-ci sont alors introduits dans un autoclave, qui est une enceinte fermée capable de résister à de fortes pressions intérieures. La vapeur est le plus souvent utilisée pour obtenir cette pression et pour fournir les calories nécessaires à la vulcanisation.

• Vulcanisation en continu. Ce procédé, qui fait appel à des bains de sels fondus ou à des autoclaves tubulaires, est surtout utilisé pour vulcaniser les tuyaux et les câbles électriques.

Principaux types de caoutchoucs

Le caoutchouc naturel

Le plus anciennement connu de tous les élastomères, il était utilisé par les Indiens d’Amérique du Sud bien avant l’arrivée de Christophe Colomb. C’est à un Français, Charles de La Condamine (1701-1774), que revient le mérite de nous l’avoir fait connaître. Chargé, ainsi que Pierre Bouguer (1698-1758), par l’Académie des sciences de la direction de l’expédition du Pérou qui devait déterminer la longueur d’un arc de méridien sur l’équateur même, au sud de Quito, il remarqua que les indigènes des pays qu’il parcourait savaient recueillir une résine « blanche comme du lait » en incisant un arbre appelé Hévéa. Exposée au soleil, cette résine durcissait, brunissait et devenait élastique. La Condamine en envoya quelques échantillons en même temps qu’un rapport à l’Académie des sciences. L’intérêt soulevé en France fut très faible. En fait, il fallut la découverte, en 1839, de la vulcanisation par Goodyear pour que l’on reconnût tout l’intérêt que pouvait présenter le caoutchouc. De nombreuses plantes produisent une sève d’où peut être extrait le caoutchouc, mais la quasi-totalité de celui qui est utilisé provient de Hevea brasiliensis.

Du point de vue chimique, le caoutchouc naturel est constitué pour 90 à 95 p. 100 de son poids par du polyisoprène. Celui-ci se trouve à l’état de ces fines particules contenues en suspension dans l’émulsion que constitue la sève des Hévéas, appelée latex en raison de sa consistance laiteuse. Cette sève est recueillie dans des tasses que l’on dispose sous une gouttière à la partie inférieure d’une incision pratiquée en spirale autour du tronc.

Amené à l’usine de traitement, le latex est filtré, homogénéisé par brassage et acidifié, à l’aide d’acide acétique ou d’acide formique, avant d’être envoyé dans des bacs de coagulation. L’acide ajouté provoque le rassemblement en une masse compacte des particules de caoutchouc qui étaient en suspension dans le latex. On obtient ainsi, d’une part, le coagulum et, d’autre part, le sérum. Le coagulum est lavé, puis mis sous forme de feuilles ou de granulés avant d’être envoyé vers des séchoirs, à l’intérieur desquels circule soit de la fumée d’un feu de bois, soit de l’air chaud. Une fois secs, granulés ou feuilles sont pressés sous forme de balles parallélépipédiques qui sont expédiées aux utilisateurs.