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Techniques du milieu naturel Matière 2 147-514-FE Description physico-chimique, extraction et transformation du caoutchouc utilisé pour la fabrication des pneus d'automobiles Rédigé par Sarah Harvey Pour Annette Huot, professeure Cégep de Saint-Félicien, octobre 2010
  • médiagraphie 
  • caoutchouc naturel
  • demi-cercle descendant sur la moitié du diamètre du tronc
  • polyisoprène de synthèse
  • caoutchouc synthétique
  • usage général
  • élastomère
  • caoutchouc
  • produit chimique
  • produits chimiques
Publié le : mercredi 28 mars 2012
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Source : mosaique.cstfelicien.qc.ca
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Techniques du milieu naturel Matière 2 147-514-FE
Description physico-chimique, extraction
et transformation du caoutchouc utilisé pour
la fabrication des pneus d’automobiles
Rédigé par Sarah Harvey
Pour Annette Huot, professeure
Cégep de Saint-Félicien, octobre 2010
Table des matières
Le caoutchouc utilisé pour la fabrication de pneus d’automobiles................3......................... C’est quoi du caoutchouc? ......................................................................................................4 Le caoutchouc naturel ..............................................................................................................4 Le caoutchouc synthétique .......................................................................................................4 Mélange d’élastomères selon l’usage........5................................................................................ La fabrication d’un pneu...........................................................................................................5 Conclusion ................................................................................................................................6 Médiagraphie.............................................................................................................................7
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Lecaoutchouc utilisé pour la fabrication de pneus d’automobiles
L’automobile estun sujet abordéquand il s’agit de changement climatique et de gaz à effet de serre. En effet, la pollution produitepar la combustion d’essence de ce moyen de locomotion n’est pas négligeable. Mais l’essence n’est qu’unedes composantes de cet engin. Une voiture comporte plus de 200 pièces en caoutchouc. Les Européens ème ème découvrent l’existence du caoutchoucet le 18 siècle dans les populationsentre le 16 indigènes, qui utilisent le latex de la plantel’Hevea brasiliensisdifférentes pour applications.En 1839 l’Américain Charles Goodyear donne un coup d’envoi à l’industrie du caoutchouc avec la mise au point de la vulcanisation. Le caoutchouc est surtout populaire pour les bottes, les espadrilles et les couvre-chaussures. Le Québec compte sept ème usines de caoutchouc à la fin du 19 siècle, soit la moitié de la production canadienne de cette époque. La prospérité de cette matière aconnu son essor avec l’arrivée de l’automobile au début des années 1900.Depuis il existe plusieurs variétés de caoutchouc regroupées en deux classes. En premier lieu, il y al’exploitation del’heveabrasiliensis, plante cultivée pourl’extractiondu latex, principale composante du caoutchouc naturel. De plus, il y a le caoutchouc synthétique qui est fabriqué à base de produits pétroliers ayant subi des transformations. Cette recherchedécrit ce qu’est le caoutchouc, expose les techniques d’extraction et de transformation ainsi que la description physico-chimique du caoutchouc naturel et des élastomères de synthèse.
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C’estquoi du caoutchouc ? Le caoutchouc se trouve dans la famille despolymères. C’est un matérielélastique, souple qui se déformeet s’étire facilement. Les molécules depolymère sont tous pareilles disposées en longue chaînemonomère. A température de la pièce, les chaînes du caoutchouc s’articulent indépendamment entre elles. Le matériel brut adopte une certaine rigidité car ses chaînons s’entrelacent entre eux. Il réagit comme un ressort. S’il est étiréet relâché, il reprend sa forme initiale.Par contre, s’il est longuement étiré, les chaînons entrelacés glisseront les uns sur les autres et le caoutchouc ne reprendra pas sa forme initiale. Afin d’éviter cette réaction et de créer des ponts entre les moléculesil y a vulcanisation du matériel. Ce dernier est un procédé chimique qui consiste à incorporer un agent vulcanisant, le soufre, dans un élastomère, le latex brut. En cuisant à forte température, il y a formation de lien entre les macromolécules. Le latex devient alors plus élastique. Cette transformation améliore ses propriétés mécaniques et sa résistance aux variations de température. Voir le lien suivant en ce qui concerne la chimie du caoutchouc :http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lastom%C3%A8reLe caoutchouc naturel Le latexs’extrait d'un arbre d'origine amazonienne. Une saignée est faite en demi-cercle descendant sur la moitié du diamètre du tronc. Cette étape consiste à briser les vaisseaux lactifères de l’écorce. Le latexest le cytoplasme qui s’écouleau mécanisme de grâce défense de cet arbre. Ce liquide laiteux contient approximativement un tiers de cis-polyisoprène. Celui-ci est récoltédans un sceau. L’écoulement dure de deux à quatre heures. Ce produit brut est très instable, il coagule instantanément s’il n’est pas préservé par des produits chimiques appropriés. Si le latex a coagulé, il est coupé en granule, lavé fortement, séché et pressé en balle pour la livraison. Quand il est préservé sous forme liquide il est soit centrifugé pour augmenter sa concentration de caoutchouc à 60%, ou il peut être coagulé avec l’ajout d’acide formique ou acétique dilué. Le résultat est un mélange blanchâtre élastique, un coagulum, qui est coupé en granules ou en feuilles, lavé, séché et également pressé en balle pour être commercialisé. Le caoutchouc synthétique Il y a plusieurs variantes dans le caoutchouc synthétique appelées plus couramment des élastomères de synthèse. A l’aide demonomères dérivés du pétrole,l’industrie chimique est capable de synthétiser ces molécules en chaîne. Elle ajoute ou condense les séquences de ces mêmes monomères, ce qui donne des polymères, des copolymères, des terpolymères… Le choix est grand pour la sélection de ceux-ci mais chacun d’eux à ses
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propres avantages et inconvénients. Il y a deux grandes classes : les élastomères à usage général et ceux à usage spécial. Dans ceux à usage général, le plus répandu au monde est le copolymère destyrène-butadiène (SBR) utilisé dans la confection de courroies et de certains composés des pneumatiques -tube de caoutchouc empli d’airou d’un gaz comprimé qui sert à amortir les chocs, aussi nommé pneu-. Ensuite, la copie chimique du caoutchouc naturel, lepolyisoprène de synthèse(IR), ayant les mêmes propriétés mais en plus dispendieux. Un autre est employé dans la fabrication des pneumatiques : le polybutadiène(BR), qui mélangé à d’autres élastomères permet de produire les flancs des pneus, les bandes de roulement. Se trouve aussi dans cette classe le copolymère d'éthylène et depropylène. Celui-ci résiste bien à l'ozone et à la lumière et est utilisé pour les joints de pare-brises et de portières d'automobile. Mélange d’élastomères selon l’usageLes ingrédients et lemélange d’élastomères varient selonl’utilisation à laquelle ils seront soumis. Tout dépend des contraintes physiquesqu’il devra affronterexemple, la. Par chaleur, le froid, le contact d’essence, d’huile etc. Le fabricant se réfère à un cahier de charge qui lui indique les mélanges équilibrés pour obtenir les propriétés requises : renforcement, souplesse, plastifiant, résistance au vieillissement, colorants et plus encore. Un mélange peut contenirune trentaine d’ingrédients différents. Une fois les ingrédients choisis, ils doivent être pesés et incorporés avec le caoutchouc. Cette étape est très coûteuse et énergivore. La mise en forme du résultat est faite parcalandrage,extrusionou moulage. Ensuite vient l’étape de la vulcanisation.La fabrication d’un pneu« Voici les ingrédients de base *pour la fabrication d’un pneu toute saison pour une voiture de tourisme :
1,8 kg (4 lb) de 8 types de caoutchouc naturel 2,3 kg (5 lb) de 8 types de noir de carbone 0,5 kg (1lb) de câblé d’acier dans les ceintures0,5 kg (1 lb) de polyester et de nylon 0,5 kg (1 lb) de tringle d’acier1,4 kg (3 lb) de 40 types de produits chimiques, de cires, d’huiles, de pigments, etc.2,7 kg (6 lb) de 5 types de caoutchouc synthétique » *Tiré du site internet :http://www.goodyear.ca/tire_school/ingredients-fc.html
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Conclusion Une description de la composition physico-chimique du caoutchouc à été présentée, ainsi queles techniques d’extraction, de transformation de celui-ci. Les principaux problèmes réliés au caoutchouc sont les déchets générés. Ces déchets sont composés de plusieurs chaînes et cycles de carbone qui sont difficilement biodégradables. Les hydrocarburess’accumulent dans l’environnement mais aussi dans les organismes vivants. Ceux-ci accumulent, dans leur tissus, les molécules non dégradables ce qui à des effets mutagènes, cancérigènes à moyen et à long terme. Malheureusement aucune autre matière ne se substitue à cespolymères. L’avantage du caoutchouc est sa longévité dans le temps mais c’est aussi son pire inconvénient car, il met des années à se décomposer. Les pneus sont recyclables et réutilisables. Le problème reste le même, car la matière perd des composés chimiques au cours de sa dégradation et contamine l’environnement abiotique et biologique.
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Médiagraphie http://fr.wikipedia.org/wiki/Vulcanisationhttp://www.larousse.frhttp://www.thecanadianencyclopedia.comhttp://www.caoutchouc.qc.ca/vigie_historique.htmlhttp://www.goodyear.ca/tire_school/ingredients-fc.htmlhttp://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9v%C3%A9a
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