STEVE RITTER
Certains des plus grands trésors de la vie sont simples. Prenez les gommes, par exemple. Ces petits morceaux de caoutchouc moulé sont des outils sous-estimés mais pratiques lorsqu’il s’agit de corriger rapidement quelque chose écrit au crayon ou même au stylo.
Je n’avais pas réfléchi à la chimie des gommes jusqu’à il y a quelques années, lorsque ma famille et moi sommes tombés sur la sculpture géante de gomme à effacer pour machine à écrire de Claes Oldenburg et Coosje van Bruggen. La roue à gomme de 14 pieds de haut avec sa brosse attachée, qui se trouve sur une parcelle de pelouse dans le jardin de sculptures de la National Gallery of Art à Washington, D.C., est plus qu’un rappel de l’époque révolue des machines à écrire.
Pour Oldenburg, c’était un rappel de la simplicité de la jeunesse qui grandissait autour du bureau de son père. Pour moi, il y avait quelque chose de caché à explorer dans la roue géante. Bien que la sculpture soit faite d’acier inoxydable et de fibre de verre, la roue symbolique en caoutchouc posait la question suivante : » Qu’est-ce qu’une gomme ? «
Bien qu’il existe des gommes à craie en feutre et des gommes pour tableau blanc, l’essence d’une gomme est un simple morceau de caoutchouc – des » attrape-graphes « , comme aiment à les appeler certaines personnes du secteur. Malgré tout, il existe de nombreux types de ces gommes, notamment des rectangles plats tenus à la main, des bouchons cylindriques fixés à un crayon ou des capuchons qui s’adaptent à l’extrémité d’un crayon. Il existe également toutes sortes de gommes fantaisie colorées, de formes géométriques variées, avec des motifs de vacances, d’animaux, de sports et autres.
L’HISTOIRE de la chimie derrière les gommes est en réalité un récit historique sur le caoutchouc. Elle commence avec le développement du crayon. Le graphite a commencé à être utilisé comme instrument d’écriture dès les années 1560, et les premiers crayons rudimentaires ont été façonnés peu après (C&FR, 15 octobre 2001, page 35). Au début, les marques de crayon indésirables étaient frottées avec une boule de pain humide et probablement d’autres matériaux similaires.
En 1752, les actes de l’Académie des sciences de France ont noté que le caoutchouc (latex condensé) obtenu à partir de l’hévéa Hevea brasiliensis pouvait être utilisé pour effacer les marques de crayon. La première description scientifique du caoutchouc avait eu lieu lors d’une expédition géographique française en Amérique du Sud en 1735. Le nom de caoutchouc a été donné au caoutchouc en 1770, et est attribué à nul autre que le chimiste britannico-américain Joseph Priestley. Il a remarqué que le caoutchouc était utile pour « effacer » les marques de crayon, d’où la naissance du nom de gomme. Dans la plupart des régions du monde, les gommes sont encore appelées caoutchoucs.
Il y avait un inconvénient aux premières gommes – et à tous les matériaux fabriqués à partir de caoutchouc – car le caoutchouc se ramollissait par temps chaud, devenait dur par temps froid, et était malodorant lorsqu’il commençait à se dégrader. C’est alors qu’intervient Charles Goodyear, un quincaillier devenu ingénieur chimiste, qui, après plusieurs années de travail, met au point le procédé de vulcanisation du caoutchouc en 1839. Pendant la vulcanisation, du soufre est ajouté au caoutchouc et le mélange est chauffé sous pression pour former des liaisons transversales de soufre entre les chaînes polymères du caoutchouc. Ces liaisons transversales augmentent la résistance, la stabilité et l’élasticité du caoutchouc.
Après la découverte de Goodyear, le caoutchouc est devenu largement utilisé pour de nombreux articles courants, notamment les gommes. Le premier brevet sur un crayon et une gomme combinés a été accordé aux États-Unis en 1858. La plupart des crayons fabriqués pour être utilisés en dehors des États-Unis n’ont toujours pas de gomme attachée.
Le caoutchouc naturel a été identifié chimiquement dans les années 1880 comme étant le cis-polyisoprène, n. Il est biosynthétisé dans l’hévéa à partir du pyrophosphate de 3-méthyl-3-butényle, un élément constitutif important de nombreux composés naturels. Environ 30 % du latex blanc laiteux obtenu à partir d’une coupe de l’hévéa est du cis-polyisoprène. Le polymère est récupéré à partir du liquide en utilisant de l’acide formique pour le coaguler en caillés, qui sont ensuite pressés en feuilles.
La production synthétique de caoutchouc n’était pas initialement réussie, car la polymérisation radicalaire de l’isoprène conduit à des arrangements cis et trans aléatoires, donnant un produit collant et inutile. Toutefois, grâce au développement des catalyseurs Ziegler-Natta dans les années 1950, on a pu fabriquer du cis-polyisoprène à 100 %. Le trans-polyisoprène, également connu sous le nom de gutta-percha, est un matériau plus dur.
Plusieurs composés de caoutchouc synthétique ont été utilisés pour fabriquer des gommes. Il s’agit notamment de l’isoprène-isobutylène (caoutchouc butyle), du styrène-butadiène et des copolymères éthylène-propylène. Dans les années 1960, le caoutchouc synthétique a commencé à remplacer le caoutchouc naturel dans les gommes. Depuis le milieu des années 1990, les gommes sont fabriquées presque exclusivement avec du caoutchouc synthétique, principalement du chlorure de polyvinyle. La force motrice pour achever ce changement était d’aider à prévenir les réactions allergiques au latex, principalement chez les écoliers.
Les gommes et autres produits en caoutchouc sont préparés en mastiquant le caoutchouc naturel ou synthétique, suivi d’un mélange à basse température pour obtenir la consistance désirée. Pendant le mélange, divers additifs peuvent être introduits : une petite quantité d’huile de pétrole pour faciliter le mélange, du soufre et d’autres réactifs pour la vulcanisation (si nécessaire), des plastifiants pour contrôler la fermeté, des antioxydants à base d’amine ou de phénol, et des pigments. Pour les gommes, de la pierre ponce à haute teneur en silice ou d’autres abrasifs peuvent être ajoutés, surtout si du caoutchouc naturel est utilisé.
Après le mélange, le caoutchouc est mis en forme par extrusion ou par placement dans un moule. A ce stade, le caoutchouc est durci sous pression et à température élevée. Ensuite, les gommes sont coupées dans la forme finale ou retirées du moule, prêtes à être utilisées.
Pour les gommes à crayon, les rubans cylindriques de caoutchouc sont coupés en morceaux courts appelés bouchons. Les bouchons sont placés dans une trémie rotative qui les aligne sur un tapis roulant qui les transporte pour les marier avec un crayon. Une bande de métal appelée virole est collée sur l’extrémité du crayon où un évidement a été découpé, tandis qu’un piston presse une gomme dans la virole. Lorsque la colle sèche, tout est bonheur.