Caucho Crepé Natural: Propiedades, Usos y Proceso de Fabricación

El caucho crepé es un material natural derivado directamente del látex del árbol del caucho, específicamente del Hevea brasiliensis. Este material, conocido por su textura distintiva y arrugada, así como por su color blanco roto o marrón amarillento, ofrece una estética clásica y una comodidad excepcional bajo los pies debido a su flexibilidad natural.

Origen y Composición del Látex

El caucho se obtiene del árbol por medio de un tratamiento sistemático de "sangrado", que consiste en hacer un corte en forma de ángulo a través de la corteza, profundizando hasta el cambium. Una pequeña vasija cuelga del tronco del árbol para recoger el látex, un jugo lechoso que fluye lentamente de la herida.

El látex es una dispersión acuosa estable, emulsión o suspensión coloidal que muchos vegetales usan para defenderse de insectos herbívoros. Su aspecto es lechoso, pero no necesariamente blanco, y su color depende de la naturaleza de las micropartículas que lleve dispersas o disueltas, que además del caucho (o la gutapercha) son azúcares, sales minerales, ácidos nucleicos, proteínas, grasas, ceras, alcaloides, aceites, taninos, terpenos y bálsamos. La mayor parte del látex comercial se extrae de la siringa, Hevea brasiliensis, cuyo látex contiene caucho en un 94%.

Cada partícula de caucho dispersa en el coloide de látex consiste en cadenas de poliisopreno rodeadas por una membrana proteínica. Esta proteína tiene cargas superficiales negativas; gracias a estas cargas, las partículas forman parte de la emulsión, ya que, por un lado, facilitan la interacción con el entorno acuoso (polar) y, por otro, impiden, por repulsión electrostática, que se junten las moléculas apolares de poliisopreno.

Composición del Látex Fresco

El látex contiene:

• 30 a 36% del hidrocarburo del caucho
• 0.30-0.7% de cenizas
• 1-2% de proteínas
• 2% de resina
• 0.5% de quebrachitol

La composición del látex varía en las distintas partes del árbol; generalmente, el porcentaje de caucho (hidrocarburo) decrece del tronco a las ramas y hojas. La época del año, el tipo de suelo y la línea o casta del árbol también afectan a la composición del látex.

Proceso de Fabricación del Caucho Crepé

El látex fresco es transformado en caucho seco tan pronto como sea posible después de la recolección. Primeramente, se cuela por un tamiz de lámina perforada para eliminar partículas de hojas y corteza. En seguida, se diluye de su concentración de 30-35% de caucho a un título aproximado de 12%. Después de la dilución, se deja el látex en reposo un corto tiempo para que las materias no separadas por el tamiz (arena y cieno) se sedimenten.

Coagulación del Látex

El proceso de coagulación comienza porque las bacterias descomponen la capa proteínica generando ácido láctico, H3C-CHOH-COOH, que al disociarse libera protones, cuyas cargas positivas compensan las cargas negativas de las proteínas. Este proceso se puede acelerar añadiendo un ácido, que puede ser el metanoico, más comúnmente denominado fórmico (HCOOH).

El ácido fórmico está considerado como el mejor de los coagulantes para el caucho natural, pero el ácido acético se usa también mucho. Otros ácidos, el alumbre ordinario y el alumbre de amonio, también han sido usados como coagulantes. La cantidad de ácido requerida depende del estado de los árboles y de las condiciones climáticas. El volumen de ácido debe controlarse cuidadosamente, pues el exceso impide la coagulación. En un intervalo de pH de 5.05 a 4.77, se encuentra el punto isoeléctrico en que se efectúa la coagulación del caucho.

Para la separación del caucho rizado o caucho crepé se usa el bisulfito de sodio, NaHSO3, que retarda la acción de las oxidasas e impide la coloración y el ablandamiento. Para 100 Kg. de caucho seco en el látex, se necesitan alrededor de 0.5 Kg. de bisulfito sódico.

Formación de Láminas de Crepé

Después de añadir el ácido y el retardador, se deja escurrir el coágulo húmedo durante dos horas. Se hace pasar el coágulo por una máquina de rizado que consta de dos cilindros provistos de surcos longitudinales sobre los que se pulveriza agua. Los cilindros operan con distintas velocidades angulares, y cuando el caucho húmedo pasa entre ellos, la acción de cortadura y masticación expone nuevas capas a la acción del agua. Varias máquinas de estas se usan en serie, y cuando la lámina sale de la última presenta una superficie rugosa que recuerda el crespón o el papel crepé.

El material se puede presionar para formar láminas en cilindros de crepado. Estas láminas se enrollan para ser comercializadas. Un crepé de inferior calidad se obtiene del látex cuyo color ha sido alterado y de la membrana de látex seco arrancada de la corteza del árbol. Este látex se lava muy bien con agua en las máquinas de rizado y se elabora como el de calidades superiores.

Propiedades del Caucho Crepé Natural

El caucho crepé es versátil porque es naturalmente ligero, excepcionalmente flexible y sorprendentemente duradero. La versatilidad del caucho crepé no se trata solo de sus propiedades físicas; se trata de la experiencia de uso única que proporciona.

Propiedades Físicas y Químicas Destacadas

• Elasticidad: El caucho natural es famoso por su alta elasticidad, lo que significa que puede deformarse en gran medida y luego recuperar su forma original. Las suelas de crepé son increíblemente flexibles, se mueven y se flexionan con el movimiento natural del pie.
• Resistencia a la abrasión: Exhibe una excelente resistencia a la abrasión, lo que significa que puede soportar el desgaste causado por la fricción repetida.
• Amplio rango de temperatura: Mantiene su flexibilidad en un amplio rango de temperaturas, desde congeladas hasta condiciones más cálidas.
• Baja dureza: A pesar de su resistencia, lo que lo convierte en un material ideal a la hora de absorber impactos y vibraciones. La suavidad natural del crepé actúa como un excelente amortiguador, amortiguando cada paso y reduciendo la fatiga.
• Agarre: Las suelas de crepé proporcionan un agarre firme en muchas superficies debido a la naturaleza blanda y pegajosa del caucho.
• Plasticidad: La plasticidad del caucho varía de un árbol a otro y también depende de la cantidad de trabajo dado al caucho desde el estado látex, de las bacterias que lo acompañan e influyen en su oxidación y de otros factores.
• Densidad: La densidad del caucho a 0 ºC. es de 0.950 y a 20 ºC. es de 0.934.
• Absorción de agua: El caucho bruto absorbe agua. Los coagulantes usados en el látex al preparar el caucho afectan al grado de absorción de agua; usando ácido clorhídrico, sulfúrico o alumbre se obtienen cauchos con poder de absorción relativamente elevado.

Desventajas del Caucho Crepé

Ningún material es perfecto. El caucho crepé tiene algunas limitaciones:

• Susceptibilidad a aceites y disolventes: Es muy susceptible a los daños por aceites, grasas y disolventes.
• Sensibilidad al calor: Con mucho calor, el crepé puede ablandarse y volverse gomoso. Calentado a más de 100 ºC., se ablanda y sufre alteraciones permanentes. El caucho bruto calentado hasta 200 ºC. se ablanda y sus soluciones tienen menor viscosidad, pero el número de dobles enlaces se conserva sin alteración. Cuando la temperatura se eleva hasta 250 ºC., los enlaces dobles se separan y tiene lugar la formación de anillos.
• Peso: Aunque a menudo se describe como ligero, una suela de crepé gruesa puede añadir un peso notable a un zapato en comparación con los compuestos de espuma modernos. El caucho crepé es notablemente más pesado que las alternativas sintéticas modernas como el poliuretano o la espuma EVA.
• Soporte limitado: La flexibilidad inherente del crepé significa que ofrece muy poco soporte para el arco o una base sólida para el zapato.
• Durabilidad: Aunque robusto, el crepé es un material blando que puede desgastarse más rápidamente que el caucho vulcanizado duro.

Usos del Caucho Crepé

Debido a sus propiedades, especialmente su excelente elasticidad, aislamiento, resistencia al agua y plasticidad, y después del tratamiento adecuado, el caucho natural también posee valiosas propiedades como resistencia al aceite, resistencia a los ácidos, resistencia a los álcalis, resistencia al calor, resistencia al frío, resistencia a la presión y resistencia al desgaste, por lo que tiene una amplia gama de usos.

Aplicaciones Principales

• Suelas de calzado: La suela de crepé es un tipo de suela de zapato hecha de caucho de látex natural. Es conocida por su textura distintiva y arrugada, y su color blanco roto o marrón amarillento. Estos pisos ofrecen bastante sujeción, flexibilidad y resistencia. Como fabricante a gran escala, 3515 produce una amplia gama de calzado para distribuidores, propietarios de marcas y clientes mayoristas. Las suelas de caucho crepé pueden añadir valor a colecciones de calzado.
• Neumáticos: El caucho natural es un componente clave en el proceso de creación de neumáticos.
• Productos que requieren absorción de impactos: Es adecuado para productos que requieren la absorción de impactos, lo que es esencial en aplicaciones de seguridad y comodidad.
• Elastómeros: Su gran elasticidad lo convierte en la elección preferida para elastómeros que requieren flexibilidad y capacidad de estiramiento.
• Fabricación de moldes flexibles: El caucho natural líquido, obtenido por despolimerización, se puede utilizar en la fabricación de moldes flexibles en la industria de la impresión.

Comparación de tipos de suelas

Hoy día existe una gran diversidad de suelas fabricadas con diferentes materiales entre los que destacan los siguientes:

Historia del Caucho Natural y su Evolución

Algunas de las propiedades y usos del caucho fueron descubiertas por los indios tropicales de Sudamérica mucho antes de las travesías de Colón. Desde hace muchos años, los españoles trataron de duplicar los productos resistentes al agua (calzado, revestimientos y cabos) de los indios, pero fracasaron.

En 1731, el gobierno francés envió al geógrafo matemático Charles Marie Condamine (1701-74) a Sudamérica en una expedición geográfica. En 1736, él envió a Francia varios rollos de caucho crudo, junto con una descripción de los productos fabricados por los indios del Valle del Amazonas. El interés científico general en la sustancia y sus propiedades se revivió, y se buscaron maneras para disolver el látex, el cual endurece rápidamente después de ser extraído para poder trabajarse a distancia de su fuente natural.

Muchos científicos trabajaron sobre el problema, y en 1770 el químico británico Joseph Priestley descubrió que el caucho puede usarse para borrar marcas de lápiz refregando, propiedad de la cual deriva el nombre de la sustancia (rubber en inglés).

En 1791 se inició la primera aplicación comercial del caucho cuando un fabricante inglés, Samuel de Repiqueteo, patentó un método para impermeabilizar un paño al tratarlo con una solución de caucho en trementina. Los árboles silvestres de caucho de las selvas sudamericanas continuaron siendo la fuente principal de caucho crudo durante la mayor parte del siglo XIX. En 1876, el explorador británico Henry Wickham (1846-1928) cobró más de 70,000 semillas de H. brasiliensis y, a pesar de un rígido embargo, las contrabandeó fuera de Brasil, sentando las bases de las plantaciones de caucho a gran escala.

El Descubrimiento de la Vulcanización

El uso del caucho experimentó un significativo punto de inflexión cuando se descubrió una transformación del material que se llama vulcanizado. El hallazgo, que algunos dicen que fue serendípico aunque otros creen que fue el resultado de mucho trabajo y dedicación, lo hizo el industrial y químico autodidacta Charles Goodyear en 1839. Este vio cómo al calor de una estufa el azufre transformaba extraordinariamente al caucho. Llamó al fenómeno vulcanización (Vulcano es el dios romano del fuego).

La vulcanización consiste en calentar caucho crudo en presencia de azufre. Lo que sucede en el proceso es que el azufre, que normalmente está constituido de anillos de ocho átomos (S8), se transforma en cadenas lineales, las cuales se enlazan a las cadenas de poliisopreno del caucho. Así, las cadenas de poliisopreno quedan entrecruzadas mediante puentes de azufre. Este proceso de curado, que es irreversible, convierte al caucho crudo, que es un polímero termoplástico, en termoestable (es decir, no se funde con el calor).

El caucho así tratado es más estable, duro, duradero, resistente a la abrasión y a los productos químicos, y sigue siendo elástico. Su resistencia a la tracción es muy alta. Según la cantidad de azufre que se añada, se obtendrán distintas variedades de caucho vulcanizado. El material que se emplea para fabricar neumáticos y cintas transportadoras tiene normalmente entre un 1,5 y un 2,5 por ciento de azufre, pero la ebonita tiene prácticamente todo el azufre capaz de saturar a los dobles enlaces de poliisopreno. La ebonita es un producto negro, muy duro, quebradizo, que puede ser pulimentado para adquirir mucho brillo.

Métodos Modernos de Vulcanización y Modificaciones del Caucho Natural

Modernamente existen muchas técnicas para vulcanizar caucho natural. Se puede hacer en frío añadiendo al caucho en fase líquida productos químicos vulcanizantes (azufre y aceleradores como el dietilcarbamato de zinc). Los productos que se consiguen son muy variados, en función de los procesos aplicados.

• Caucho anticristalizante: Es un caucho natural parte del cual se ha isomerizado a la forma trans haciéndolo reaccionar con dióxido de azufre gaseoso.
• Cauchos injertados: En cuyas cadenas poliméricas se injertan otros polímeros como polimetilmetacrilato; tienen aplicación en adhesivos o en la industria del calzado.
• Caucho clorado: En el que átomos de cloro sustituyen a átomos de hidrógeno (reacción de sustitución) o bien se unen a los carbonos de los dobles enlaces (reacción de adición); el material es un polvo termoplástico que se emplea en pinturas.
• Caucho natural líquido: Se puede obtener realizando una despolimerización del material para reducir el tamaño de las cadenas. Los pesos moleculares de las moléculas de caucho natural están normalmente en el intervalo de uno a dos millones. La despolimerización reduce el peso molecular medio por debajo de 100000.

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