GOMMA ELASTICA

GOMMA ELASTICA (XVII, p. 503)

ELASTICA Produzione e commercio della gomma greggia (p. 506). - Nel 1932, persistendo il regime di libertà assoluta di produzione e di vendita, si toccò il limite di prezzo più basso verificato nella storia della gomma; infatti nel giugno 1932 tale prezzo arrivò al minimo assoluto di denari 1,69 per libbra, mentre per l'anno si ebbe la media di denari 2,35 per libbra. Anche per il 1933 si ebbero prezzi di poco superiori.

In presenza degli enormi danni recati ai produttori da questa situazione, nel 1934, dopo lunghe trattative fra i governi principali interessati (Gran Bretagna e Olanda), si decideva l'istituzione di un comitato internazionale per regolare la produzione e l'esportazione della gomma greggia con la partecipazione di delegati dei paesi produttori e di quelli principali consumatori.

Diversamente da quanto stabiliva la legge Stevenson, il nuovo comitato della restrizione (cui questa volta partecipavano anche i piantatori olandesi) decideva di non stabilire un prezzo perno, ma di rivedere, possibilmente ogni tre mesi, la quota esportabile, regolandola a seconda dell'andamento del mercato.

Venivano inoltre stabilite limitazioni ai ripiantamenti, e vietata invece totalmente la creazione di nuove piantagioni e l'esportazione di materiale di piantamento (semi, piantine, innesti).

L'andamento conseguente della produzione, dei consumi e dei prezzi dal 1932 ad oggi risulta dal seguente specchio:

Il massimo di denari 13³/₄ per libbra si raggiunse nel marzo 1937, ma subito dopo a causa dell'aumento della quota esportabile, si ebbe una nuova sensibile contrazione dei prezzi che nel maggio 1938 sono scesi a 6 denari ed anche meno.

La quota esportabile che per il secondo semestre 1937 era del 90% della capacità produttiva presunta, è stata ridotta dal 1° gennaio 1938 al 70% e dal 1° luglio al 45%.

Lo sviluppo della pratica degli innesti selezionati non ha fin qui corrisposto alla generale attesa, tanto che ancora oggi della superficie totale piantata a gomma, la parte piantata ad innesti raggiunge appena il 10% circa, con una marcata prevalenza delle Indie Olandesi e dell'Indocina, mentre la Malesia britannica è rimasta assai indietro.

Nel campo quantitativo della produzione non si è realizzato alcun progresso degno di particolare menzione.

Sintesi del caucciù (p. 515). - Il problema della gomma sintetica è molto mutato negli ultimi anni sia in relazione al variare del prezzo della gomma naturale sia in relazione ai programmi autarchici dei diversi paesi.

La gomma greggia, difatti, che costava circa 2 lire al kg. nel 1932 è salita nel 1937 a circa 7 lire; purtuttavia la gomma sintetica costa non meno di 3 volte la gomma naturale.

Negli ultimi anni in Russia e in Germania è stata studiata e avviata su scala industriale la sintesi della gomma da butadiene; tutti gli sforzi recenti si riferiscono alla preparazione e alla polimerizzazione di questo idrocarburo perché la gomma da butadiene è quella che ha dato i migliori risultati.

Industrialmente ora la gomma sintetica è preparata su larga scala con i seguenti procedimenti:

1. In Germania si parte dall'acetaldeide; da questa per condensazione aldolica si ottiene l'aldolo CH₃HOHCH₂CHO; questo per idrogenazione con idrogeno sotto pressione in presenza di catalizzatori dà l'1.3-butilenglicol CH₃CHOHCH₂CH₂OH; quest'ultimo per disidratazione su diatomite a 400° dà butadiene con eliminazione di due molecole di acqua.

La polimerizzazione è eseguita con sodio (Buna 85 e Buna 115 a seconda del grado di polimerizzazione) e talora anche in presenza di altre sostanze che polimerizzano anch'esse dando polimerizzati misti (Buna N con nitrile acrilico e Buna S con stirolo). In questi ultimi casi la polimerizzazione viene eseguita in dispersioni acquose simili al lattice.

2. In Russia si parte dall'alcool etilico; i vapori di alcool vengono fatti passare su un catalizzatore misto di disidratazione e deidrogenazione e precisamente su allumina mista a ossido di zinco alla temperatura di 450°: con ciò si forma, oltre ad aldeide acetica, etere, alcool butilico, etilene, dal 20 al 25% di butadiene e il 4% di pseudobutilene. Il butadiene viene fissato in scrubbers a pioggia di nafta dalla quale viene poi liberato. La polimerizzazione è eseguita con sodio. Il caucciù ottenuto, che viene chiamato S. K. B. è stabilizzato, come quello tedesco, coll'aggiunta dell'i al 2% di sostanze antiossidanti (per es. fenil-beta-naftilammina).

Il caucciù sintetico russo viene fabbricato ora in quantità, sembra, di 20 mila tonn. all'anno.

Il caucciù sintetico tedesco (Buna) viene fabbricato per ora a Leverkusen in misura di 3000 tonn. all'anno e una fabbrica è in costruzione a Leuna, capace di produrre 24.000 tonn., pari ad 1/3 del fabbisogno tedesco.

In Italia sono stati fatti larghi esperimenti per una produzione di gomma sintetica principalmente da alcool e acetaldeide in proporzioni circa equimolecolari:

Precisamente per ottenere la disidratazione con formazione di butadiene si fanno passare i vapori di alcool e aldeide su allumina a 400° operando in leggiera depressione. Il procedimento è ora in fase di avviamento industriale. Nel luglio 1937 sono state costituite due società anonime miste a parità di capitale fra l'Istituto di ricostruzione industriale e la Soc. ital. Pirelli, una per lo studio e una per la produzione della gomma sintetica.

Per quel che riguarda le caratteristiche in lavorazione di queste gomme, le gomme sintetiche da butadiene si plastificano più difficilmente della gomma naturale, evidentemente perché non hanno la struttura di granuli ad involucro proteico di quest'ultima; la plastificazione deve quindi essere qui particolarmente assistita con l'aggiunta di plastificanti.

Per le mescolanze di gomma sintetica è da notare l'impiego vantaggioso per molti articoli del nero di gas e per la confezione la difficoltà di avere con gomma sintetica superficie sufficientemente adesive per il riattacco gomma-gomma.

Per gli articoli confezionati è da notare che pneumatici di gomma sintetica mostrano una resistenza all'abrasione alquanto migliore dei pneumatici fatti con gomma naturale. Per articoli tecnici (tubi, guarnizioni) confezionati con gomma sintetica si ha poi buona resistenza agli olî, agli alcali e ai solventi.

Il duprene viene ora fabbricato su larga scala dalla Du-Pont e dalla Imperial Inglese sotto il nome di neoprene. Il duprene si vulcanizza generalmente in mescole contenenti ossido di zinco e generalmente in assenza di zolfo. Esso trova larga applicazione per usi speciali, come per la confezione di tubi e guarnizioni, data la sua particolare resistenza al calore, agli olî e ai solventi.

Per il tiokol, v. sotto.

Mescole di gomma (p. 516). - Fra i succedanei della gomma è da porre il tiokol, che è un polisolfuro di etilene, ottenuto per azione del cloruro di etilene su polisolfuri alcalini. Sostanze analoghe si possono ottenere da altri derivati organici bialogenati.

Questo materiale più che succedaneo è un sostituto dotato di proprietà eccezionali che si può far rientrare fra le gomme sintetiche per quanto la sua composizione sia molto diversa dalla gomma.

Esso si presta per usi speciali come fabbricazione di tubi e guarnizioni resistenti agli olî e ai solventi; si usa preferibilmente mescolato a gomma insieme con la quale si lascia vulcanizzare.

Fisica (p. 524). - Saggi fisici tecnici della gomma greggia, delle mescole di gomma greggia e della gomma vulcanizzata. - In questo capitolo rientrano anche i saggi fisici tecnici da farsi sulla gomma greggia, perché si tratta anche in questo caso di eseguire prove di vulcanizzazione e saggi tecnici sul vulcanizzato per stabilire il comportamento alla vulcanizzazione della gomma cruda originale.

Per la gomma greggia si tratta di stabilire soltanto la variabilità rispetto ad altre partite della stessa qualità di gomma; se non si avesse variabilità le diverse curve di trazione coinciderebbero e si avrebbe cioè un'unica curva carichi-allungamenti per una data mescola, beninteso ad un unico orario di vulcanizzazione. Precisamente il campione da saggiare si lavora su un piccolo mescolatore da laboratorio finché la gomma è sufficientemente plastica, quindi si aggiungono gl'ingredienti voluti (in questo caso il solo zolfo); poi si vulcanizza la mescola così ottenuta in stampi a cornice rettangolare o quadrata o in stampi ad anelli; i primi si usano nel caso in cui si adoperi per la trazione un dinamometro Scott tranciando dalla placca vulcanizzata campioni a strisce, i secondi si usano quando si adopera per la trazione il dinamometro Schopper con provini ad anello. Come abbiamo detto le curve di trazione così ottenute con i dinamometri ora descritti daranno assenza di variabilità fra due partite di una stessa qualità di gomma quando le due rispettive curve di trazione praticamente coincidono.

Delle curve di trazione si fa anche uso nello studio di tutte le nuove mescole che si hanno in prova nei laboratorî tecnologici e anche nel controllo degli ingredienti, degli acceleranti, ecc., che entrano correntemente nelle mescole di lavorazione, oltreché nello studio di nuovi ingredienti, acceleranti, ecc.

Per gli studî sopraddetti si fa una serie di vulcanizzazioni progressive: così per la mescola di sola gomma-zolfo con vulcanizzazione a tempi crescenti si hanno diverse curve da cui risulta che con brevi periodi di vulcanizzazione la gomma vulcanizzata si allunga rapidamente per piccoli aumenti di carichi e si raggiunge rapidamente il carico di rottura; aumentando i tempi di vulcanizzazione le curve diventano più lunghe con allungamenti minori per eguali carichi traenti, cioè il vulcanizzato presenta una resistenza più elevata all'azione dei carichi; vulcanizzando poi ancora per un tempo maggiore la curva diventa più corta e il vulcanizzato sempre più rigido.

Per mescole accelerate l'andamento delle progressive di trazione a seconda dell'accelerante adoperato rientra in uno dei tre tipi seguenti:

a) le progressive dànno, come nel caso della mescola gomma-zolfo, continuamente aumento di rigidità e aumento di carichi di rottura sino ad un certo orario di vulcanizzazione, dopo di che la rigidità aumenta ma il carico di rottura diminuisce.

b) le progressive dopo un certo orario dànno il cosiddetto effetto plateau, cioè aumentando i tempi di vulcanizzazione le rigidità e i carichi di rottura rimangono inalterati per un tempo notevole, ossia le curve di trazione successive (per es., nel caso che si usi come accelerante il mercaptobenzotiazolo) quasi coincidono.

c) le progressive dopo un certo orario vanno in retrocessione, ossia aumentando i tempi di vulcanizzazione le rigidità diminuiscono e gli allungamenti aumentano mentre i carichi di rottura si abbassano (per esempio, nel caso che si usi come accelerante la difenilguanidina). Questo fenomeno differisce da quello di reversione che si osserva per vulcanizzazioni prolungate di una mescola contenente basse proporzioni di zolfo, per la quale la reversione è dovuta al fatto che alla lunga negli ultimi tempi di riscaldamento si è in assenza di sufficiente zolfo libero.

Fra le diverse curve di trazione occorre scegliere quella cui corrisponde il giusto grado di vulcanizzazione, cioè quella ad orario di vulcanizzazione più adatto. Con l'orario di vulcanizzazione per cui si raggiungono le migliori proprietà meccaniche appena dopo vulcanizzazione si ha un prodotto che invecchia rapidamente con rapido decadimento delle proprietà fisiche stesse; occorre perciò tenerci in pratica ad orarî di vulcanizzazione più bassi, ai quali non corrispondono le migliori proprietà fisiche dopo vulcanizzazione ma con i quali le dette proprietà si mantengono buone durante l'invecchiamento (v. Gomma elastica, Invecchiamento artificiale, XVII, p. 524).

Oltre all'invecchiamento artificiale e prove di trazioni dopo invecchiamento sono da ricordare molti altri saggi tecnici di uso corrente. Uno di essi è la prova di plasticità ed eventuale scottatura della mescola cruda che si esegue sia nello studio di nuove mescole sia come controllo corrente di mescole di fabbrica (v. gomma elastica, XVII, p. 516).

La prova di durezza del vulcanizzato si tende a eliminarla, dato che le prove dinamometriche sono ben più precise e complete; comunque la durezza la si può stabilire misurando la profondità alla quale penetra nel campione, in un dato tempo sotto un dato carico, un ago o un pistone appuntito a sfera (durometro).

Altro saggio tecnico corrente è la misura di resistenza all'abrasione di oggetti vulcanizzati, che riveste particolare importanza per i pneumatici d'auto.

Non v'è però alcun metodo meccanico standardizzato per misurare l'abrasione, che dia risultati collimanti con quelli che si ottengono nelle prove pratiche di esercizio su strada; una delle macchine che dà risultati più attendibili è quella nella quale un provino circolare ruota sotto un certo angolo e con la velocità di circa 100 giri al minuto contro una ruota folle di carborundum o altro materiale abrasivo il cui albero è inserito in un dispositivo a bilancia che viene caricato di un certo peso. Il provino è pesato prima e dopo la prova ed è così determinata la sua perdita di peso in confronto con quella di campioni di altra mescola nota cui ci si riferisce; di solito ci si riferisce ai volumi di materiale abraso, calcolo che si fa tenuto conto dei pesi specifici delle mescole.

Il saggio di resistenza alla lacerabilità si esegue su provini fustellati da foglie della mescola da esaminare mediante fustelle che portano delle intaccature così da provocare dei piccoli tagli nel provino che servono a costituire l'inizio delle lacerabilità che si vuol misurare; si traziona poi al dinamometro il provino misurando il carico al quale avviene la lacerazione.