Vulcanizzazione, non ha nulla a che vedere con i vulcani e stiamo ragionando su dimensioni ben diverse perché questo processo riguarda la gomma e viene spesso utilizzato per modificarne le caratteristiche ed andare a produrre oggetti che con un vulcano hanno poco a che fare. Molto più piccoli e utilizzati in altre zone. Prendiamo ad esempio gli pneumatici.
Inventata da Charles Goodyear nella prima metà del XIX secolo, la vulcanizzazione è quindi un processo chimico che si applica sulla gomma, Goodyear ne aveva inventato uno in particolare, oggi ce ne sono molte varianti e tutti sono indicati con lo stesso nome perché portano risultati analoghi. Ora vediamo quali.
Vulcanizzazione: processo
Durante il processo vulcanizzazione la gomma viene legata chimicamente allo zolfo mediante riscaldamento per ottenere un materiale elastico e poco rigonfiabile se tenuto a contatto con solventi organici. Quella provocata da questo processo chimico è una vera e propria modifica della conformazione molecolare del polimero finalizzata ad aumentarne la rigidità e la resistenza a trazione e a sopprimere alcune proprietà indesiderate come l’abrasività e il fatto di essere in alcuni casi appiccicosa.
Grazie alla vulcanizzazione la gomma acquista una maggiore resistenza agli effetti dell’ossigeno atmosferico e a molte sostanze chimiche. Durante il trattamento si utilizzano dei prodotti ad hoc come ad esempio il fluido di vulcanizzazione, anche su Amazon ce lo possiamo procurare, in tubetti da 5 grammi.
Vulcanizzazione della gomma
Al variare della quantità di zolfo impiegato, si ottengono gomme più o meno dure ma la vulcanizzazione serve comunque a dare elasticità e durezza al materiale a cui la si applica. Può trattarsi sia di caucciù naturale, sia di una gomma sintetica. In entrambi i casi è possibile aumentare la resistenza alle variazioni di temperatura.
La gomma viene fatta reagire a caldo con lo zolfo, aggiungendo altre sostanze che aumentano l’efficacia della reazione nello stabilire dei legami chimici che possiamo immaginare come dei ponti di zolfo. Sono legami tra catene di molecole della gomma, divise tra di loro, che vanno invece con la vulcanizzazione a creare un reticolo stabile. Ecco allora che la gomma non si deforma più facilmente e nemmeno si rammollisce anche se la temperatura sale, ma resta molto elastica.
Vulcanizzazione per pneumatici
Un caso tipico e molto pratico, terra a terra, di vulcanizzazione, è quello degli pneumatici. Questo processo è inserito nella loro produzione ed è essenziale. Nel caso specifico si tratta di disporre lo pneumatico “crudo” in una macchina, il vulcanizzatore, che contiene anche la camera di vulcanizzazione in cui grazie all’alta temperatura dell’acqua e vapore che circola si “cuoce” lo stampo in cui c’è lo pneumatico in modo che acquisisca le caratteristiche definitive.
Al variare della dimensione e della tipologia, variala durata del processo, per le gomme da automobile si parla di circa 15 minuti. Al termine della vulcanizzazione, si effettua un controllo finale sugli pneumatici per individuare eventuali imperfezioni di fabbricazione ed eliminare bave di gomma in eccesso con un occhio anche alle disuniformità di rotolamento.
Quando invece gli pneumatici sono a fine vita, e non all’inizio, è necessario informarsi sulle modalità di riciclo creativo della plastica, trattandosi di materiali tossici.
Vulcanizzazione: additivi
Ci sono diversi tipi di additivi che giocano un ruolo importante durante la vulcanizzazione. Gli acceleranti favoriscono la vulcanizzazione diminuendo la durata del processo e la temperatura di esercizio, gli ultraacceleranti e gli attivatori aumentano ulteriormente l’effetto accelerante. Poi ci sono i rinforzanti con un effetto antiusura legato ad abrasione, strappo, taglio, un esempio è il nero di carbonio ma ci sono anche tipi di cariche (filler) quali carbonato di calcio, talco.
Gli inibitori come l’acido benzoico e l’acido salicilico sono disattivanti di reazioni o catalisi dannose mentre gli antiossidanti vengono usati per contrastare l’azione dell’ossigeno e dell’ozono e gli antinvecchianti, come si può intuire, ritardano gli effetti usuranti. Esistono anche degli additivi coloranti e che coadiuvano la lavorazione, come il nerofumo, oli minerali, silice, resine poliestere, solfato di bario.
Vulcanizzazione temperatura
Sia le condizioni di pressione, sia quelle di temperatura, sono difficili da definire in generale perché possono variare di volta in volta, ogni volta che la vulcanizzazione viene realizzata, utilizzando l’elastomero, una fonte di zolfo e additivi vari.
Vulcanizzazione scarpe
Un campo in cui troviamo la gomma vulcanizzata è quello delle calzature, anche se non è una delle caratteristiche più sbandierate nelle pubblicità. Se si va a guardare la scheda tecnica ci alcune scarpe magari per uso sportivo da professionista, si trova citato questo materiale termoplastico ottenuto con il processo di vulcanizzazione che cuoce le mescole di gomma a temperature che possono andare dai 180 ai 220 °C.
Le scarpe così ottenute sono particolarmente resistenti alla lacerazione e antiscivolo: è come avere due pneumatici. Ecco perché sempre più scarpe sportive hanno la suola in gomma vulcanizzata, utile soprattutto per chi fa attività all’aperto e affronta escursioni termiche e superfici che possono causare abrasioni o creare difficoltà di aderenza.
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