En francés, la palabra crêpe, además de tener el sentido culinario de fina capa de masa, es una tela ondulada, o se refiere a un cabello rizado, pero también es caucho crudo resultante de la coagulación del látex. El vocablo ha pasado al español como caucho crepé o crepado y su nombre responde a su particular textura “encrespada”, como puede verse en la figura 9.27-izqda. En cuanto a la palabra caucho, deriva del quechua kawchu y en nuestro idioma la referimos tanto al látex coagulado (ver más abajo) como a su principal componente, el poli(cis-1,4-isopreno) (figura 9.27-dcha).
El látex es una dispersión acuosa estable, emulsión o suspensión coloidal que muchos vegetales usan para defenderse de insectos herbívoros. Algunas plantas lo segregan en abundancia cuando sufren una herida para evitar la entrada de patógenos y la pérdida de savia, circunstancia que aprovecha el ser humano para obtener el caucho, que es el mencionado poli(cis-1,4-isopreno). Hay árboles que producen látex que contiene el polímero trans, llamado gutapercha. El látex es de aspecto lechoso, pero no necesariamente blanco. 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, bálsamos… La mayor parte del látex comercial se extrae de la siringa, Hevea brasiliensis, cuyo látex contiene caucho en un 94%[1]. En la figura 9.28 puede verse cómo se extrae el látex de los árboles que lo producen y también un objeto familiar fabricado a partir de esta materia prima.
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 negativa; 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. Sin embargo, a las pocas horas de extraer caucho, este empieza a coagular, lo que a nivel microscópico consiste en la agregación de las partículas. El fenómeno se produce 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. Esto se traduce en un cambio de pH del látex desde aproximadamente neutro a ácido (a pH algo superior a 4 se produce la coagulación).
El proceso de coagulación se puede acelerar añadiendo un ácido, que puede ser el metanoico, más comúnmente denominado fórmico (HCOOH). Al chocar las partículas neutralizadas la membrana de proteína se rompe y las cadenas de poliisopreno se unen entre sí para formar grumos que precipitan de la emulsión de látex. El proceso se esquematiza en la figura 9.29. Si se desea evitar la coagulación natural, en vez de un ácido se agrega una base como amoniaco para neutralizar el ácido producido por las bacterias.
El coágulo de caucho obtenido es insoluble en agua, álcalis y ácidos débiles, y soluble en benceno, petróleo o disulfuro de carbono. Con agentes oxidantes químicos se oxida rápidamente, pero con el oxígeno de la atmósfera la oxidación es mucho más lenta. El material se puede presionar para formar láminas en cilindros de crepado. Estas láminas se enrollan para ser comercializadas, como se muestra en la figura 9.30. Se pueden conseguir láminas de crepé muy finas, de solo un milímetro, pero las que se destinan a suelas de zapatos son de unos 15 mm.
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). Curiosamente, patentó su invento tarde y alguien se le adelantó, cosechando todos los beneficios, aunque este tuvo el detalle de llamar a la compañía que creó Goodyear Tire and Rubber Company en homenaje al descubridor. Es posible, no obstante, que la cultura olmeca ya realizara hace 3500 años un proceso parecido a partir de caucho obtenido de látex y extractos de plantas para fabricar las pelotas de hule (del náhuatl ulli, un tipo de caucho) con las que practicaban cierto juego[4].
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, como se observa en la figura 9.31 (se han dibujado puentes de 3 átomos de S, pero los puentes también pueden tener otro número de átomos). Los S se unen a los C de los dobles enlaces. 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 –apartado 6.8–). 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. Una de sus principales aplicaciones es la fabricación de neumáticos.
Según la cantidad de azufre que se añada se obtendrán distintas variedades de caucho vulcanizado. El material que se emplea para fabricar neumáticos (figura 9.32-izqda.) y cintas transportadoras tiene normalmente entre un 1,5 y un 2,5 por ciento de azufre) pero la ebonita (figura 9.32-dcha.) tiene prácticamente todo el azufre capaz de saturar a los dobles enlaces de poliisopreno[6]. La ebonita es un producto negro, muy duro, quebradizo, que puede ser pulimentado para adquirir mucho brillo. Es un excelente aislante eléctrico.
Por otro lado, 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). También con radiación de rayos gamma.
Los productos que se consiguen son muy variados, en función de los procesos aplicados. Así, existe un caucho anticristalizante, que es un caucho natural parte del cual se ha isomerizado a la forma trans haciéndolo reaccionar con dióxido de azufre gaseoso. O los cauchos injertados, en cuyas cadenas poliméricas se injertan (apartado 6.10) otros polímeros como polimetilmetacrilato; tienen aplicación en adhesivos o en la industria del calzado. O el 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. Se puede obtener también caucho natural líquido 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. La despolimerización se puede llevar a cabo calentando y agitando durante cierto tiempo o mediante una reacción de oxidación-reducción usando fenilhidrazina y aire. Este líquido se puede utilizar en la fabricación de moldes flexibles en la industria de la impresión[8]. Todo lo dicho hasta aquí se refiere al cacho natural, material que es perfectamente útil para muchas aplicaciones. Pero cuando se desea que cumpla algunos requerimientos especiales tiene el inconveniente de poseer impurezas o que el material, que básicamente es la forma cis del polímero, contenga también cadenas trans. Por eso se han creado polímeros que por su analogía con el caucho natural se llaman cauchos sintéticos. Normalmente se obtiene caucho sintético polimerizando isopreno (2-metil-1,3-butadieno), pero también 1,3-butadieno, cloropreno (2-cloro-1,3-butadieno) e isobutileno (metilpropeno). También se denomina así a copolímeros del estireno y el 1,3-butadieno o del acrilonitrilo y el butadieno (caucho de nitrilo, con el que se fabrican guantes con propiedades distintas a los de látex y recomendados a quienes tienen alergia a este material).
[1] Látex. Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1tex.
[2] T. Phillips. PM Rubber Sap to Robots; Plant Video Explains it All. DoubleCoin (2018). https://info.doublecointires.com/blog/rubber-sap-to-robots.
[3] P. Mitchell. Imágenes ID 42191 y ID 42192 en http://ecoport.org/ep?SearchType=pdb&Author=Mitchell%20P.&AuthorWild=MA.
[4] Vulcanización. Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Vulcanizaci%C3%B3n.
[5] Imagen: Vulcanized rubber. Organic Chemistry in My Daily Life (2015). http://ucsichemistrylife.blogspot.com/2015/03/vulcanized-rubber.html.
[6] J. Cecil y P. Mitchell. Processing of Natural Rubber. Ecoport.org (2013). http://ecoport.org/ep?SearchType=earticleView&earticleId=644&page=-2.
[7] Imagen: Ebonit.jpg. Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Ebonit.JPG&oldid=612029531.
[8] J. Cecil (op. cit.).
Este texto pertenece al libro:
Carlos Romero Muñiz, José M.ª Gavira Vallejo: Noventa materiales de ingeniería para la enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/90mi/ .
