Anvelopa

Istoria cauciucului

Cauciucul a fost cunoscut de populaţia indigenă din America cu mult înainte de sosirea europenilor. În 1525 preotul d'Anghieria nota că un trib din Mexic se juca cu mingi din cauciuc. Prima prezentare ştiinţifică a cauciucului a fost făcută de Charles de la Condamine după întoarcerea din vizita efectuată în Peru în 1735. Aici a întâlnit un inginer francez, Fresnau, care studia cauciucul în propria gradină, notând că acesta nu este altceva decât un produs de condensare a uleiurilor.

Prima utilizare practică a cauciucului a fost o gumă de şters introdusă de Magellan, un descendent al exploratorului portughez. Această aplicaţie a fost popularizată de către Priestlez in Anglia, devenind cunoscută ca şi cauciuc indian.

Macquer a sugerat ca poate fi folosit pentru fabricarea tuburilor flexibile. În 1820 un industriaş britanic, Nadier, încearcă să-l folosească în producţia accesoriilor pentru îmbrăcăminte şi modalitatea de impermeabilizare a încălţămintei folosită de populaţia indigenă a devenit un succes. Se deschide prima fabrică de ţesături impermeabile şi încălţaminte de iarnă.

În 1832 se deschide prima fabrică în Rosburg. Din nefericire temperaturile ridicate sau scăzute afectau iremediabil calităţile produsului: devenea fragil la temperaturi scăzute şi lipicios la cele ridicate. După o lungă perioadă de încercări Charles Goodyear descoperă, accidental, vulcanizarea cu sulf.

Un fapt interesant: Hancock descoperă operaţia de masticare, inventează matriţa de presare şi, în asociere cu MacIntosh, pune bazele primei fabrici de ţesături impermeabilizate, cunoscute sub denumirea de macintosh. Mai mult, el a descoperit cum să taie, roleze şi să preseze cauciucul pe scară industrială. Notează deasemenea importanţa temperaturii în timpul prelucrării şi construieşte o maşină pentru aceasta. MacIntosh descoperă utilizarea benzenului ca solvent pentru dizolvare, iar Hancock descoperă că tăierea în bucăţi mici combinată cu temperaturi ridicate uşurează procesul de dizolvare. În 1842 intră în posesia cauciucului vulcanizat produs de Goodyear şi află secretul vulcanizării, fabricând prima minge din cauciuc vulcanizat.

În 1845 R.W. Thomson inventează anvelopa cu cameră internă si banda de rulare texturată. În 1850 se fabrică primele jucării din cauciuc şi primele mingi de golf şi tenis.

Inventarea velocipedului de către Michaux introduce şi prima anvelopă solidă, urmată de cea pneumatică şi în final reinventarea anvelopei. Apar primele studii privind proprietaţile fizice ale cauciucului de către Payen, Graham, Wiesner şi Gérard.

Între 1879 şi 1882 Bouchardt descoperă polimerizarea izoprenului, obţinând un produs similar cauciucului. Prima anvelopă de bicicletă apare în 1830, iar în 1895 Michelin are ideea adaptării acesteia la automobil, punând bazele industriei anvelopelor. Din acest moment cauciucul capătă o poziţie marcantă pe piaţă.

Pe măsură ce acesta devenea o materie primă tot mai importantă chimiştii încep activitatea de cercetare a structurii chimice odată cu primele încercări de sinteză, descoperind curând că acesta este similar ca structură cu poli(izoprenul).

Eforturi majore de sinteză au fost depuse de către Rusia şi Germania, dar fără rezultate notabile până la Primul Război Mondial când – sub presiunea circumstanţelor – a fost dezvoltată prima variantă comercială de cauciuc sintetic. A fost semnalul de dezvoltare masivă a industriei elastomerilor sintetici care acum contează cu cca. 60% din consumul mondial.

Cauciucul natural

Cauciucul natural este un produs solid, obţinut prin coalgulare din latexul produs de câteva specii de arbori, în special Hevea Brasiliensis, nativ din regiunea Amazonului. Deşi există mai multe specii de arbori care secretă o substanţă similară atunci când sunt incizaţi, doar câteva pot produce o cantitate şi o calitate care să justifice o exploatare pe baze economice.

Pentru mai mult de 50 ani – sfârşitul secolului IX şi începutul secolului XX – cauciucul natural a generat un adevărat boom economic în Brazilia. În acel moment revoluţia industrială se răspândea rapid în toată lumea, generând prosperitate şi creştere economică în toate sectoarele. Automobile, tramvaie, telefoane, distribuţia de energie electrică etc sporeau cererea de cauciuc, deschizând noi domenii de utilizare. Datorită aplicaţiilor diverse cauciucul produs din latex a generat o piaţă mondială.

Exportul Braziliei a ajuns la cca. 42.000 tone în 1910, dominând piaţa mondială, o situaţiie similară cu cea a cafelei.

În 1876, prin contrabandă, Anglia obţine seminţe ale arborelui de cauciuc din Brazilia şi – prin încrucişari – obţin varietăţi noi, mai rezistente la boli pe care le trimit în coloniile din Asia de Sud-Est, stabilind plantaţii masive în Ceylon, Malaya şi Singapore. Noile zone de producţie, organizate pe principii industriale au ca rezultat o creştere a productivităţii facând produsul mult mai competitiv.

La sfârşitul anilor 1920 Brazilia încearcă să recucerească terenul pierdut, cu un ajutor neaşteptat – Henry Ford, care inventase banda de montaj şi care producea cca. 50% din producţia mondială de automobile. Pentru a contrabalansa importanţa coloniilor britanice din Asia, Ford plantează cca. 70 milioane arbori de cauciuc pe o suprafaţă de peste 1 milion hectare. Acest proiect trebuia să genereze cca. 300.000 tone cauciuc anual, contând ca cca. 50% din consumul mondial. Proiectul nu generează rezultatele dorite din cauza primirii politice în Brazlia şi a climatului ostil, in cele din urma fiind abandonat.

În acest context Asia domină piaţa mondială cu peste 90% din producţia totală, distribuită între câţiva producători majori. În 1985 Malaezia era producătorul cel mai mare cu cca. 25% din cantitatea totală. Al doilea producător major din regiune este Thailanda, care beneficiază de costul scăzut al forţei de muncă şi terenurilor agricole. Un alt producător major este şi Indonezia, urmat de Sri Lanka, India şi Ceylon.

Un arbore este apt pentru recoltarea latexului de la vârsta de 5 - 6 ani până la vârsta de 25 de ani (30-40 înălţime cu diametrul trunchiului de 35 cm), aceasta se realizează prin încrestarea în formă de spirală a scoarţei spre o încrestătură centrală unde sunt fixate vasele de recoltare. Din plantajele arborilor de cauciuc se obţine ca. ~50 mil. m³ pe an. De asemenea, seva lui este toxica. Originar din America tropicală şi sudul Africii,arborele de cauciuc poate atinge o inăltime de 7-10 m.

Cauciucul sintetic

Importanţa industriei cauciucului, încă de la apariţia acesteia, şi rolul decisiv pe care-l joacă în industria modernă au justificat investiţiile mari făcute în descoperirea unei alternative de sinteză pentru cauciucul natural. Din toate proiectele de dezvoltare demarate, industria anvelopelor a fost cea care a împins lucrurile înainte.

Scăderea producţiei în Brazilia a coincis cu începerea primului Război Mondial (1914-1918) şi a declanşat necesitatea găsirii unei alternative sintetice, la un preţ competitiv, necesară producţiei de anvelope. În acest mod au apărut Buna S, Hycar şi SBR-ul, care sunt copolimeri de stiren cu butadienă şi care pot înlocui cu succes cauciucul natural. Aceşti elastomeri, deşi nu corespund în totalitate cauciucului natural, pot fi uşor vulcanizaţi, prezintă caracteristici apropiate, dar aveau un preţ prohibitiv.

Al Doilea Război Mondial a fost momentul în care alternativa sintetică a devenit viabilă, imediat după intrarea SUA în război. La 3 luni după atacul de la Pear Harbor, Japonia a invadat Malaezia şi Indiile Olandeze, ceea ce însemna cca. 95% din producţia mondială de cauciuc natural, generând o criză fără precedent.

Fiecare tanc Sherman necesita 500 kg articole din cauciuc iar o navă de război avea nevoie de peste 20.000 articole diverse din cauciuc. Deasemenea cauciucul era folosit pentru cablurile electrice, civile şi industriale, iar efortul de război nu putea fi dus fără o alternativă sintetică. Rezervele naţionale ale USA erau dimensionate pentru maxim 1 an.

Criza a avut şi alte efecte neaşteptate în SUA: folosirea cauciucului în orice articol care nu era destinat unei aplicaţii militare a fost abandonată iar limita de viteză stabilită la cca. 50 km/oră, pentru a reduce consumul de anvelope.

În aceste circumstanţe a fost demarat imediat un program naţional de cercetare şi dezvoltare a cauciucului sintetic, având la bază investiţii masive guvernamentale. Acest program a pus bazele industriei moderne de elastomeri sintetici concentrând capacităţi de producţie imense. Fabricile construite în această perioadă au fost ulterior vândute către concerne private.