Vulcanizzazione

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Una palla in gomma ottenuta per vulcanizzazione

La vulcanizzazione è un processo di lavorazione della gomma, la quale viene legata chimicamente allo zolfo mediante riscaldamento. Attraverso questo processo, inventato da Charles Goodyear nella prima metà del XIX secolo,[1] si ottiene un materiale elastico e poco rigonfiabile se tenuto a contatto con solventi organici. Oggi per "vulcanizzazione" si intende qualsiasi processo chimico, anche diverso da quello originario inventato da Goodyear, che ottenga risultati analoghi.

Effetto e meccanismo della vulcanizzazione[modifica | modifica sorgente]

Reazione di vulcanizzazione a partire da poliisoprene e zolfo

La vulcanizzazione provoca una modifica della conformazione molecolare del polimero alla quale è dovuto l'aumento di elasticità e resistenza a trazione, la soppressione di proprietà negative quali l'abrasività e l'appiccicosità oltre che una maggiore resistenza agli effetti dell'ossigeno atmosferico e a molte sostanze chimiche.

Ricerche strutturistiche su modelli poliisoprenici hanno evidenziato la formazione di legami tioeterei R-S-R diffusi principalmente a livello intermolecolare e, secondariamente, a livello intramolecolare, a seguito di ripiegamenti delle catene polimeriche. Statisticamente, la distribuzione dei siti in cui si stabiliscono tali legami è la seguente:

  • per il 60% tra gli atomi di carbonio dei gruppi -CH2- adiacenti al carbonio del doppio legame che reca il gruppo metilico;
  • per il 25% tra gli atomi di carbonio dei gruppi metilenici adiacenti al CH del doppio legame;
  • per il restante 15% tra i due atomi di carbonio recanti il doppio legame.

L'addizione dello zolfo provoca perdita di due atomi di idrogeno che formano H2S; in questo modo ossidi come ZnO favoriscono la vulcanizzazione fissando il solfuro.

Originariamente si pensava che lo zolfo aumentasse la resistenza chimica della gomma a causa della saturazione dei doppi legami; in realtà la quantità di doppi legami perduti è relativamente piccola. È stato dimostrato che la resistenza a degradarsi con l'usura, fenomeno accelerato dagli agenti ambientali e in primo luogo dall'ossigeno atmosferico, è dovuta al legame dello zolfo proprio coi siti vulnerabili dall'ossigeno.

Tecnologia della vulcanizzazione[modifica | modifica sorgente]

La vulcanizzazione viene realizzata, praticamente, utilizzando l'elastomero, una fonte di zolfo e additivi vari. L'insieme di questi prodotti costituisce la mescola. Le condizioni di pressione e temperatura variano in funzione dello specifico processo coinvolto.

Le fonti di zolfo possono essere varie: zolfo S8 elementare (poco reattivo), S2Cl2 (molto reattivo) o ultraacceleranti solforati come (CH3)4N2(CS2)2Zn.

Additivi[modifica | modifica sorgente]

Gli additivi utilizzati sono gli acceleranti, ultraacceleranti, attivatori, rinforzanti, inibitori, antiossidanti, antinvecchianti, prodotti di complemento.

Acceleranti, ultraacceleranti ed attivatori[modifica | modifica sorgente]

Gli acceleranti favoriscono la vulcanizzazione diminuendo la durata del processo e la temperatura di esercizio. Ultraacceleranti ed attivatori aumentano ulteriormente l'effetto accelerante. Esametilentetrammina, i mercaptoarentiazoli e 1,3-difenilguanidina sono esempi di acceleranti. Il già menzionato (CH3)4N2(CS2)2Zn è un ultraaccelerante mentre l'acido stearico, l'ossido di zinco e alcune ammine sono attivatori.

Rinforzanti[modifica | modifica sorgente]

Agenti con effetto antiusura riguardo fattori meccanici quali abrasione, strappo, taglio. La carica rinforzante per eccellenza è il nero di carbonio. Altri tipi di cariche (filler) quali carbonato di calcio, talco, ecc. possono essere usate per ottenere altre caratteristiche.

Inibitori[modifica | modifica sorgente]

L'acido benzoico e l'acido salicilico sono disattivanti di reazioni o catalisi dannose.

Antiossidanti[modifica | modifica sorgente]

Contrastano l'azione dell'ossigeno e dell'ozono. Vengono utilizzate ammine e fenoli coadiuvati a nerofumo.

Antinvecchianti[modifica | modifica sorgente]

Ritardano gli effetti usuranti o gli equilibri che provocano rammollimento e proprietà scadenti. Gli stessi antiossidanti e gli steroli, le lecitine, gli esteri fosforici ed alcoli superiori agiscono da antinvecchianti.

Prodotti complementari[modifica | modifica sorgente]

Coloranti e coadiuvanti di lavorazione. Vengono utilizzate sostanze quali nerofumo, TiO2, Fe2O3, CdS, oli minerali, silice, resine poliestere, solfato di bario ecc.

Con il 38% di olii si ha la cosiddetta gomma all'olio.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Edwin Wildman, Famous Leaders of Industry, Neilson Press, 2008, p.147, ISBN 978-1-4097-0297-9.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • Eugenio Stocchi, Chimica Industriale Organica, Torino, Edisco Editrice, 1992, ISBN 88-441-2034-8.

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]