Le caoutchouc est un matériau qui peut être obtenu soit par la transformation du latex naturellement sécrété par certains végétaux (par exemple, l'hévéa), soit de façon synthétique. On utilise aussi le nom d'élastomère.

Histoire

La véritable histoire du caoutchouc commence bien avant la fin du XV^e siècle, quand à la suite des grandes découvertes, les Européens commencent à observer, en Amérique centrale et en Amérique du Sud, l'usage séculaire que font les populations autochtones d'une matière alors inconnue en Europe. Provenant du latex (assimilé au sperme ou au sang humain selon la variété, il jouissait d'un grand prestige) issu de différentes plantes - dont l'hévéa et le guayule -, les amérindiens confectionnent des objets courants, fabriqués par moulage sur argile : balles, bottes, toiles enduites, torches, bouteilles, préservatifs qu'ils rendent étanches en les passant à la fumée. Ils en consomment aussi comme médicament et l'associent aux mythes de création, de la course du monde : dans le «juego de pelota» (jeu de balle précolombien), la balle en caoutchouc (appelée «ulli d'ollin» -mouvement en nahuatl - et «kik» en maya - liquide séminal), avec son rebondissement incessant, mime la course du soleil. La matière caoutchouc devient ainsi sacrée. Les conquistadors, plus intéressés par l'eldorado ramènent quelques échantillons en Europe, mais ils sont relégués dans les cabinets de curiosité, faute d'applications car le latex est collant quand il est exposé au soleil, fond par température élevée et devient cassant par température froide, enfin il brunit et durcit à l'air.

• 1736-1747 : Les naturalistes français Charles Marie de La Condamine et François Fresneau de la Gataudière redécouvrent le caoutchouc naturel au Pérou, en Équateur et en Guyane. La Condamine effectue la première description scientifique de cette matière nommée caotchu — en quechua Cao veut dire bois et tchu qui pleure —, et par rapprochement phonétique il francise son nom ; Fresneau en fait de même pour l'hévéa^[1].
• 1770 : Le chimiste anglais Joseph Priestley découvre qu'on peut effacer des marques d'encre en les frottant avec du caoutchouc^[2]. Cette découverte sera à l'origine des premières gommes à effacer.
• 1783 : Le chimiste français Jacques Charles — lancé dans une compétition avec les frères Montgolfier pour réaliser le premier vol habité — fait construire un ballon — on disait alors un «globe» — fait d'une étoffe de soie imperméabilisée par un vernis à base de caoutchouc.
• 1790 : Samuel Peal, un industriel britannique, brevète une méthode donnant la possibilité de , en mélangeant de la térébentine avec du caoutchouc, d'imperméabiliser des tissus.
• 1811 : L'Autrichien Johann Nepomuk Reithoffer (de) (1781-1872) produit les premiers produits en caoutchouc (tissus, lacets).
• 1820 : L'Anglais Thomas Hancock découvre que la plasticité du caoutchouc est augmentée suite à son broyage (dans sa machine le «masticator») et son pressage, ce qui permet la mise en forme du produit ultérieurement^[2].
• 1823 : La découverte du procédé d'imperméabilisation des tissus par dissolution du caoutchouc dans un solvant (du naphte porté à ébullition) permet au chimiste écossais Charles Macintosh (1766-1843) de confectionner les premiers imperméables. La matière brevetée prit le nom de son inventeur et devint même en Grande-Bretagne synonyme du mot «imperméable».
• 1835 : Charles Dietz invente un «remorqueur à chaudière» dont il garnit les roues d'une couche de liège puis de caoutchouc boulonnée sur la jante. Il invente sans le savoir l'ancêtre du pneumatique.
• 1842 : Charles Goodyear découvre la vulcanisation, qui sert à stabiliser le caoutchouc afin qu'il résiste mieux aux écarts de température (il fond à température haute et devient cassant à température basse) ^[2].
• 10 décembre 1845 : l'écossais Robert William Thomson invente la roue aérienne (le premier pneumatique) qui, ne s'adaptant pas aux chariots lourds, tombe dans l'oubli.
• 1853 : L'Américain Hiram Hutchinson achète les brevets de Charles Goodyear et adapte le caoutchouc aux bottes.
• 1854 : Hiram Hutchinson ouvre la première usine utilisant le caoutchouc en France, dans l'usine de Langlée, à Châlette-sur-Loing (Loiret).
• 1868 : Invention des pneus pleins pour vélocipèdes.
• 1870 : Apparition des premiers préservatifs à base de caoutchouc de latex.
• 1876 : Henry Alexander Wickham rapporte du Brésil 70 000 graines d'hévéa replantées ensuite dans l'ensemble des colonies britanniques d'Asie (surtout à Ceylan), brisant ainsi le monopole brésilien.
• 1887 : A Belfast, le vétérinaire John Boyd Dunlop imagine un tube souple gonflé pour remplacer les pneus pleins.
• 23 juillet 1888 : John Boyd Dunlop dépose un brevet qui permettra d'utiliser le caoutchouc pour la fabrication de pneumatiques^[2]. C'est l'apparition du pneu à valve. L'invention des pneumatiques (appuyée plus tard par l'explosion de la production automobile) et le succès des bicyclettes provoqueront le boom de la production du caoutchouc à la fin du XIX^e siècle.
• 1892 : Les frères Michelin présentent les premiers pneus démontables pour vélos et autos.
• 24 juillet 1904 : Création d'une commission internationale pour enquêter sur les pratiques utilisées dans la production du caoutchouc.
• 1909 : Première synthèse du caoutchouc.

• 1915 : L'Allemagne produit à peu près 2 500 tonnes d'un autre caoutchouc synthétique.
• 1929 : L'Allemagne réussit à produire un polymère de butadiène et du styrène (en présence de sodium comme catalyseur).
• 1939 : L'Allemagne et les États-Unis perfectionnent le caoutchouc synthétique car, l'Allemagne est soumise au blocus, et les États-Unis sont privés du caoutchouc naturel de l'extrême-Orient.
• 1958 : Entrée de la France dans la production synthétique.
• 1980 : Le guayule naturel mexicain peut être mécanisable avec un rendement supérieur à l'hévéa.
• 2003 : Amerityre Corporation développe les pneus increvables (no-flat, air-no-air), basés sur le polyuréthane.

Chimie

Le caoutchouc naturel est un polyterpène, fait avec le monomère isoprène.

Modes de fabrication

Le caoutchouc naturel provient de la coagulation du latex de plusieurs plantes, essentiellement de l'hévéa, Hevea brasiliensis, famille des Euphorbiacées, originaire d'Amazonie. La collecte se fait par incision de l'écorce des troncs de manière que le latex, issu des canaux laticifères, s'écoule dans des godets positionnés juste au-dessous. En Amazonie, c'est le travail des seringueiros. Le latex récolté est transféré dans des containers, filtré et peut alors être stabilisé à l'ammoniaque (précipitation des flocons) puis pressé pour diminuer sa teneur en eau ou alors coagulé de façon plus ou moins contrôlée et séché par la fumée d'un feu (les goudrons empêchent la putréfaction) afin d'obtenir des balles de caoutchouc.

La culture de l'hévéa (appelée hévéaculture), quoiqu'originaire d'Amérique du Sud, s'est développée dans le sud-est asiatique et , à une moindre échelle, en Afrique équatoriale (Nigeria, Côte d'Ivoire, Cameroun).

Plantes à latex donnant la possibilité de la production de caoutchouc

• l'hévéa (Hevea brasiliensis)
• le caoutchouc (Ficus elastica)
• le guayule (Parthenium argentatum )
• le Castilla elastica, en mélange avec le latex de l'Ipomée blanche (Ipomœa alba)
• le pissenlit de Russie (Taraxacum kok-saghyz )
• le «caoutchouc d'herbe» (Landolphia humilis en Oubangui-Chari, actuelle République centrafricaine)
• Funtumia elastica

La guayule pousse principalement au Mexique ainsi qu'aux sud des États-Unis. Elle a été employée au début du XX^e siècle, avec un rebond d'intérêt lors de la Seconde Guerre Mondiale (embargo du caoutchouc asiatique). Elle n'est plus guère exploitée depuis 1950^[3]. Son utilisation demande la récolte de la plante, son broyage et l'extraction des particules de caoutchouc. Le rendement est d'un peu moins d'une tonne par hectare, ce qui est inférieur de près d'un tiers de celle de l'hévéa^[3].

Formulation et vulcanisation

Le caoutchouc, qu'il soit naturel ou synthétique, s'utilise presque exclusivement mélangé à d'autres ingrédients :

• des charges renforçantes ou non, la principale étant le noir de carbone (d'où la couleur des produits en caoutchouc). Les charges renforçantes, telles que les noirs de carbone perfectionnent la résistance mécanique, la résistance à l'abrasion. Si la couleur noire est à proscrire (des baskets noires seraient particulièrement résistantes, mais auraient sans doute peu de succès... ), on utilise des charges blanches comme la silice précipitée, les argiles, et la craie précipitée. La craie broyée est utilisée dans des mélanges à faible résistance ainsi qu'à faible coût dans des articles tels que les butées de porte domestique.
• des huiles, aussi nommées plastifiants,
• des agents de protection, contre les UV ou la lumière par exemple,
• des produits permettant de la vulcanisation (soufre, oxyde de zinc, accélérateurs, péroxydes, etc. )
• des produits divers tels que des colorants, des agents gonflants, des produits antifeu, etc.

Utilisation

• Industrie : le caoutchouc est aussi utilisé dans les gaines de câbles informatiques, tout comme le polychlorure de vinyle et que le téflon.
• Médecine : à noter que le latex peut provoquer des «allergies au latex», du fait de la présence de plusieurs protéines issues de l'hévéa. Le caoutchouc issu de la guayule est bien plus pauvre en protéines et semble nettement moins allergisant^[3].

• Divers : il a aussi été utilisé pour la conservation de la viande.

Production

Caoutchouc Naturel (Hévéa) Production en tonnes. Chiffres 2003-2006 Données de FAOSTAT (FAO)
Thaïlande	2 860 966	33 %	3 156 958	32 %
Indonésie	2 202 802	26 %	2 350 000	24 %
Malaisie	985 600	11 %	1 283 600	13 %
Inde	694 000	8 %	831 000	8 %
Vietnam	384 000	4 %	546 100	5 %
Chine	565 045	7 %	538 000	5 %
Total	8 593 968	100 %	9 914 744	100 %

La production mondiale de caoutchouc est supérieure à 21 millions de tonnes^[2].

Le caoutchouc autoréparant

Cinq cents ans après la découverte du caoutchouc par les Aztèques, une nouvelle découverte surgit. Le matériau découvert par une équipe de l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (ESPCI ParisTech) et que la société Arkema s'apprête à commercialiser possède la propriété de cicatrisation. C'est en d'autres termes, un caoutchouc <>. Percé, entaillé ou sectionné, il cicatrise et retrouve la majeure partie de son elasticité quelques dizaines de minutes après uniquement que leurs différentes parties aient été mises en contact.

En général, quand un tel matériau souple est coupé, des liaisons chimiques sont irréversiblement cassées. C'est par exemple le cas dans le caoutchouc, assemblage de longues chaînes. Le nouvel élastomère doit sa solidité non à des liens chimiques forts mais à des liaisons hydrogène entre molécules, comme dans l'eau liquide. Ces liens «physiques» sont réversibles. Si les deux bouts fraîchement sectionnés sont rapprochés, les ponts hydrogène se reconstruisent. Par contre, si on attend trop longtemps, les liaisons ont tendance à se reconstituer au sein de la moitié coupée, rendant la «soudure» impossible.

L'autre différence avec les polymères classiques est précisément le recours à des acides gras, des molécules plus petites et issues de la biomasse plutôt que de la pétrochimie. Tout l'art des chimistes a consisté à trouver les bonnes proportions et le bon tour de main. Ironie de l'histoire, leur motivation d'origine était d'inventer une nouvelle façon de faire des matériaux souples, dans la lignée de la chimie supramoléculaire chère au prix Nobel de chimie Jean-Marie Lehn. Cette propriété fascinante n'a pas encore d'applications particulièrement claires même si Arkema, particulièrement sollicitée, négocie déjà avec quelques fabricants. Par contre, ce concept servira dès cette année pour fabriquer des additifs pour bitumes applicables à plus basse température, par conséquent moins coûteux énergétiquement.

Gestion des déchets

Cette matière n'est tout simplement pas recyclable. Personne n'a toujours trouvé de façons de le réutiliser en préservant toutes ses qualités.

Cependant, il peut servir à fabriquer des produits moins élastiques avec une moindre exigence de pureté comme des revètements de sol souple et du Bitume modifié plus flexible à froid et plus solide chaud que le bitume normal. Le caoutchouc usagé est aussi utilé comme combustible dans les cimentries et certaines centrales thermiques^[4].

Notes et références

http ://www. carinna. fr

2008>AVRIL>SCIENCE&VIE 13

2010>MARS>La Recherche 60, 61, 62

Voir aussi

Bibliographie

• Être Caoutchouc, de Varichon Anne et Roccella Carlo. Ed. Seuil 2006.

Liens externes

• (fr) Informations sur les prix sur le site de la Conférence des Nations unies pour le commerce et le développement
• (fr) Site du Centre Français du Caoutchouc et des Polymères

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