Caoutchouc (matériau)

Pour les articles homonymes, voir Caoutchouc.

Récolte du latex naturel.

Le caoutchouc est un matériau qui peut être obtenu soit par la transformation du latex sécrété par certains végétaux (par exemple, l'hévéa), soit de façon synthétique à partir de monomères issus de combustibles fossiles. Il fait partie de la famille des élastomères.

Le caoutchouc naturel (sigle NR, Natural Rubber) est un polyisoprénoïde. Le schéma réactionnel correspondant à la formation du NR, qui utilise la photosynthèse, est très complexe.

Historique

Peinture aztèque : offrande de balle en caoutchouc au dieu Xiuhtecuhtli.

La véritable histoire du caoutchouc débute bien avant la fin du XV^e siècle, lorsqu'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 issu de différentes plantes - dont l’hévéa et le guayule -, les Amérindiens confectionnent des objets courants, fabriqués par moulage sur argile : balles, toiles enduites, torches, 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 de 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 premiers explorateurs de l'Amérique sont les premiers à porter des échantillons à l'Europe, mais ils sont relégués dans les « cabinets des curiosités », faute d'applications, car le latex :

• est collant lorsqu'il est exposé au Soleil ;
• fond à température élevée ;
• devient cassant à basse température ;
• brunit et se coagule lorsqu'il est maintenu à l'air.

XVIII^e siècle

• 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 appelée caotchu — en quechua Cao signifie 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 que l'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 permettant, en mélangeant de la térébenthine avec du caoutchouc, d'imperméabiliser des tissus.

XIX^e siècle

• 1811 : L'Autrichien Johann Nepomuk Reithoffer (de) fabrique 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 de confectionner les premiers imperméables. La matière brevetée prend le nom de son inventeur et devient 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 permet de 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 pneu) 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 toutes les colonies britanniques d'Asie (notamment à Ceylan), brisant ainsi le monopole brésilien.
• 1887 : À 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 permet d'utiliser le caoutchouc pour la fabrication de pneus^[2]. C'est la naissance du pneu à valve. L'invention des pneus (appuyée plus tard par l'explosion de la production automobile) et le succès des bicyclettes provoquent 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.

XX^e siècle

• 24 juillet 1904 : Création d’une commission internationale pour enquêter sur les pratiques utilisées dans la production du caoutchouc.
• 1907 : Synthèse de caoutchouc par l'Allemand Fritz Hofmann.
• 1915 : L'Allemagne produit environ 2 500 tonnes de caoutchouc synthétique.

Réclame Goodrich de 1923 (L'Illustration).

• 1929 : L'Allemagne réussit à produire un copolymère de butadiène et de styrène (en présence de sodium comme catalyseur) : le styrène-butadiène (SBR).
• 1939 : L'Allemagne et les États-Unis améliorent le caoutchouc synthétique car :
  • l'Allemagne est soumise au blocus ;
  • 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.

XXI^e siècle

• 2003 : Amerityre Corporation développe les pneus increvables (no-flat, air-no-air), basés sur le polyuréthane.

Modes de fabrication

Structure du cis-1,4-polyisoprène, le principal constituant du caoutchouc naturel et de certains caoutchoucs synthétiques. Le cis-polyisoprène est issu de l'isoprène et de l'isopentényl-pyrophosphate (précurseurs).

Le caoutchouc naturel provient de la coagulation du latex de plusieurs plantes, principalement 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 placés juste au-dessous. En Amazonie, c'est le travail des seringueiros. Le latex récolté est transféré dans des conteneurs, 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), bien qu'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 permettant la production de caoutchouc

Plantation communale de Funtumia elastica à Benin City (1911).

• L'hévéa (Hevea brasiliensis)
• Le caoutchouc (Ficus elastica)
• Le guayule (Parthenium argentatum)
• Le Castilla elastica, en mélange avec le latex de l'Ipomée blanche (Ipomoea 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 essentiellement au Mexique et aux sud des États-Unis. Elle a été employée au début du XX^e siècle, avec un regain 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 à celui de l'hévéa^[3].

Formulation et vulcanisation

Le caoutchouc, qu'il soit naturel ou synthétique^[4], 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 améliorent les résistances mécanique et à l'abrasion. Si la couleur noire est à proscrire (des baskets noires seraient très résistantes, mais auraient certainement peu de succès...), on utilise des charges blanches comme les silices précipitées, les argiles et les craies précipitées. La craie broyée est utilisée dans des mélanges à faible résistance et à faible coût, dans des articles tels que les butées de porte domestique ;
• des huiles, aussi appelées plastifiants ;
• des agents de protection : anti-UV, ignifugeants par exemple ;
• des produits servant à la vulcanisation : soufre ou peroxyde organique, oxyde de zinc, accélérateurs, etc. ;
• des produits divers tels que colorants ou pigments, agents gonflants.

Voir aussi Formulation d'un caoutchouc (exemple).

Utilisation

• Industrie : le caoutchouc est aussi utilisé dans les gaines de câbles informatiques, au même titre que le polychlorure de vinyle (PVC) et 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 beaucoup plus pauvre en protéines et semble beaucoup moins allergisant^[3].
• Sport  : utilisation pour les revêtements de raquettes de tennis de table.
• Divers : il a aussi été utilisé pour la conservation de la viande.

• 

  Détail d’une raquette de tennis de table.

• 

  Chenille d’une pelleteuse en caoutchouc résistant.

Production

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

Gestion des déchets

À la différence des élastomères thermoplastiques, le caoutchouc est difficilement recyclable. En effet, aucune technique n'a encore été trouvée permettant 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 revêtements de sol souple et du bitume modifié plus flexible à froid et plus solide à chaud que le bitume normal. Le caoutchouc usagé est aussi utilisé comme combustible dans les cimenteries et certaines centrales thermiques^[5].

De la « poudrette » à base de granules de caoutchouc recyclé, provenant notamment de pneumatiques usagés, est utilisée pour améliorer l'aspect, la souplesse et la stabilité des aires de jeu en pelouse artificielle.

Commerce

La France est nette importatrice de caoutchouc en 2014, d'après les douanes françaises. Le prix moyen à la tonne à l'import était de 2 300 €^[6].

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Latex (matériau)
• Élastomère
• Fièvre du caoutchouc
• Histoire de la culture de l'hévéa
• Ébonite
• Betagel

Bibliographie

• A. Varichon et C. Roccella, Être Caoutchouc, Seuil, 2006.
• Jean Marcel, Terre d'épouvante, 1905, disponible sur Gallica

Lien externe

• Syndicat national du caoutchouc et des polymères

• Portail de la botanique
• Portail de la chimie
• Portail de la production industrielle