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le caoutchouc, c’est quoi ?
Le caoutchouc c’est quoi ?
L’histoire du caoutchouc débute bien avant la fin du 15ème siècle lorsque les Européens commencent à observer, en Amérique l’usage séculaire que font les populations autochtones d’une matière alors inconnue en Europe.
Provenant du latex issu de différentes plantes les Amérindiens confectionnent des objets, fabriqués par moulage sur argile : balles, toiles enduites, torches, qu’ils rendent étanches en les passant à la fumée.
Substance élastique, imperméable et résistante obtenue par coagulation du latex de certaines plantes, arbres ou lianes de la forêt équatoriale, en particulier de l’hevea brasiliensis, ou préparée synthétiquement, par polymérisation d’hydrocarbures divers.
L’originalité de ce matériau et ses propriétés particulières, à l’état cru ou vulcanisé, sont mises en évidence et expliquent ses utilisations irremplaçables, notamment pour le pneumatique.
Le mot « caoutchouc » est né de l’union de deux mots indiens cao et tchu qui ensemble signifient « bois qui pleure ».
Le caoutchouc est récolté par saignée de l’arbre hévéa :
• sous forme liquide ; c’est le latex qui est une émulsion de 35 à 40 % en masse de caoutchouc dans l’eau ; stable en milieu basique. Ce latex de caoutchouc est soit concentré et conservé sous forme liquide, soit transformé en feuille par coagulation ;
• sous forme solide en le laissant coaguler dans les godets où l’on réceptionne le latex.
En 2015, la production de caoutchouc naturel a été de 12,2 millions de tonnes (Mt). Elle devrait atteindre 15 Mt en 2020. Celle du caoutchouc synthétique quant à elle est de 14,5 Mt .
Le caoutchouc naturel est essentiellement utilisé dans le pneumatique (plus de 70 % de la production). Une partie est utilisée pour les formulations des applications antivibratoires.
Une autre partie est employée pour des applications médicales et paramédicales (gants, préservatifs,…) qui utilisent le caoutchouc sous forme liquide.
Le caoutchouc synthétique est un type d’élastomère, invariablement un polymère. Un élastomère est un matériau ayant la propriété mécanique de pouvoir subir une déformation sous contrainte beaucoup plus élastique que la plupart des matériaux et de revenir à sa taille précédente sans déformation permanente.
Dans de nombreux cas, le caoutchouc synthétique sert de substitut au caoutchouc naturel, enparticulier lorsque des propriétés de matériau améliorées sont requises, comme des pneus de voiture par exemple. Il a d’abord été synthétisé par le chimiste allemand Fritz Hofmann en 1909.
Le caoutchouc naturel qui provient du latex est principalement de l’isoprène polymérisé avec un faible pourcentage d’impuretés. Cela limite les propriétés que le matériau peut avoir. De même, il existe des limitations sur les proportions des doubles liaisons cis et trans résultant des méthodes de polymérisation du latex naturel. Cela limite également la gamme des propriétés disponibles du caoutchouc naturel, bien que l’ajout de soufre et la vulcanisation soient utilisés pour en améliorer les propriétés.
Le caoutchouc synthétique peut être fabriqué à partir de la polymérisation de divers monomères, y compris l’isoprène (2-méthyl-1,3-butadiène), le 1,3-butadiène, le chloroprène (2-chloro-1,3-butadiène), et l’isobutylène (méthylpropène) avec un faible pourcentage d’isoprène pour la réticulation. Ces monomères et d’autres peuvent être mélangés dans diverses proportions souhaitables pour être copolymérisés pour une large gamme de propriétés physiques, mécaniques et chimiques. Les monomères peuvent être produits purs, et l’addition d’impuretés ou d’additifs peut être contrôlée par conception pour fournir des propriétés optimales. La polymérisation de monomères purs peut être mieux contrôlée pour donner un rapport désiré de doubles liaisons cis et trans.
Le caoutchouc synthétique (stricto sensu) provient de dérivés du pétrole quand le caoutchouc naturel synthétique (lato sensu) vient d’une variation du latex. Le terme caoutchouc est parfois utilisé pour décrire le caoutchouc naturel (code NR) obtenu à partir des arbres, et pour le distinguer du caoutchouc naturel synthétique (code IR).
Pour voir la différence, il suffit de prendre un caoutchouc dans ses doigts. Si les marques de doigts sont faciles à effacer, il s’agit de caoutchouc naturel.
Cependant, si nous en choisissons un autre, et que les traces s’effacent difficilement, nous serons confrontés à un caoutchouc synthétique. Aussi appelé élastomère synthétique, il possède les mêmes propriétés que les caoutchoucs naturels, à savoir l’élasticité, la possibilité de vulcanisation, la solubilité dans les solvants, la résistance à l’eau, à l’électricité et à l’abrasion. D’autre part, il présente de meilleures performances en termes de durabilité et de résistance aux huiles, à la chaleur et à la lumière.
En 1879, Bouchardat créa une forme de caoutchouc synthétique, produisant un polymère d’isoprène dans un laboratoire.
L’utilisation accrue des véhicules à moteur, et particulièrement de leurs pneus, qui a commencé dans les années 1890, a créé une augmentation de la demande de caoutchouc.
En 1909, une équipe dirigée par Fritz Hofmann, travaillant au laboratoire Bayer à Elberfeld en Allemagne, a également réussi à polymériser l’isoprène méthylique, le premier caoutchouc synthétique.
Le méthylisoprène est le 2,3-diméthyl-buta-1,3-diène.
Des scientifiques en Angleterre et en Allemagne ont développé des méthodes alternatives pour créer des polymères d’isoprène entre 1910-1912.
Actuellement, le caoutchouc synthétique est utilisé en grande quantité dans l’impression textile.
Le caoutchouc synthétique peut être utilisé comme seul polymère ou en mélange avec des caoutchoucs naturels. Entre 65% et 70% du caoutchouc total entrent dans la production de pneus de voiture. D’autres domaines d’application principaux sont les liants pour le couchage de papier, le revêtement de dos de tapis et les articles trempés (gants fins par exemple).
Sous forme de mousse, le caoutchouc est utilisé pour les matelas et les éponges. On le trouve également dans les films très minces pour les préservatifs, les gants ou les ballons et dans les films épais pour la production de moules, de pneus de camions et de voitures, de paliers de moteur, ainsi que de divers mélanges de caoutchouc/métal. Les pneus haute performance comprennent également le caoutchouc au polybutadiène catalysé au néodyme (Nd-PBR).
Caoutchouc naturel
Le caoutchouc naturel est un élastomère (polymère hydrocarbure élastique) initialement dérivé du latex, un colloïde laiteux produit par certaines plantes des pays tropicaux. Une entaille est réalisée dans l’écorce de l’arbre afin de collecter la sève latex laiteuse et collante, qui sera transformée en caoutchouc exploitable.
Le caoutchouc naturel est souvent vulcanisé*, procédé permettant de conférer au caoutchouc une meilleure tenue ou rigidité. Le caoutchouc est chauffé et additionné d’agents de vulcanisation (soufre, peroxyde, bisphénol, noir de carbone, thiuranes, dithiocarbamates etc). Des antioxydants, des antimicrobiens et d’autres espèces chimiques, potentiellement dangereuses pour la santé sont également retrouvées dans les matériaux en caoutchouc :
- hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP),
- phtalates,
- formaldéhyde,
- benzène, etc.
Ces substances permettent d’améliorer la résistance et l’élasticité et préviennent leur dégradation.
Le caoutchouc naturel est retrouvé dans plusieurs secteurs :
• Automobile et aéronautique : pneus et amortisseurs de véhicules
• BTP : portes et fenêtres, tuyaux, courroies, revêtement de sol
• Loisirs : accessoires de sports (ballons, gants, bracelets)
• Industrie du papier et du tapis : adhésifs etc
• Literie : matelas, alèse etc
Caoutchouc synthétique
Le caoutchouc synthétique se divise en trois grandes catégories :
• Caoutchoucs à usages généraux
- comprend les caoutchoucs qui, d’une façon générale, sont aptes à remplacer le caoutchouc naturel dans toutes ses applications courantes. Les plus importants d’entre eux sont les copolymères styrène butadiène (SBR).
• Caoutchoucs à usages spéciaux
- comprend les caoutchoucs ayant des propriétés spécifiques plus performantes que les caoutchoucs à usages généraux, telles que les résistances aux huiles (nitrile), l’imperméabilité aux gaz (butyle) ou la résistance à l’ozone (EPDM), le polychloroprène (CR) pour sa très bonne résistance au vieillissement, à la chaleur et pour ses propriétés adhésives.
• Caoutchoucs à usages très spéciaux
- regroupe des caoutchoucs qui se distinguent par leur excellente résistance à la chaleur, au vieillissement ou aux huiles (exemple, les silicones ou les fluoroélastomères).
Latex
Le latex de caoutchouc naturel et le caoutchouc naturel solide sont des matériaux différents qui se distinguent à la fois par leurs propriétés, leur composition, leur procédé de production et leurs utilisations respectives, bien qu’ils proviennent tous deux du latex brut extrait principalement de l’heavea brasiliensis.
On utilise principalement le latex pour la fabrication de gants (caoutchouc naturel pour sa résistance), de jouets, d’adhésifs (néoprène), de mousses pour les tapis (latex de SBR), pour les peintures. Le latex sert aussi pour le liage des textiles.
Les applications du latex représentent environ 10 % de la consommation de caoutchouc.
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