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La vulcanizzazione è un processo chimico che modifica le proprietà della gomma rendendola più resistente, elastica e durevole. Il passaggio dallo stato di crudo allo stato vulcanizzato è caratterizzato da una serie di reazioni che si sviluppano con il tempo sottoponendo la gomma a pressione e calore, che fanno sì che la gomma da materiale con caratteristiche prevalentemente plastiche si trasformi in materiale con caratteristiche prevalentemente elastiche.

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Senza questo trattamento, la gomma naturale sarebbe troppo molle, appiccicosa a temperature elevate e fragile a basse temperature. Grazie alla vulcanizzazione, oggi possiamo utilizzare la gomma in una vasta gamma di applicazioni, dai pneumatici alle guarnizioni, dai tappetini industriali alle suole delle scarpe.

La scoperta della vulcanizzazione risale al 1839, quando l’inventore americano Charles Goodyear scoprì accidentalmente che mescolando la gomma naturale con zolfo e riscaldandola, la gomma cambiava le sue proprietà in modo radicale. Fino ad allora, la gomma naturale era nota per la sua elasticità, ma presentava gravi limiti: si deformava con il caldo, diventava fragile con il freddo e tendeva a degradarsi nel tempo. La scoperta di Goodyear fu quindi rivoluzionaria e diede avvio a una nuova era nell’industria dei materiali.Il nome "vulcanizzazione" deriva da Vulcano, il dio romano del fuoco, proprio a sottolineare il ruolo essenziale del calore nel processo.

La vulcanizzazione è una reazione chimica che avviene tra le catene di polimeri che costituiscono la gomma e un agente vulcanizzante, solitamente lo zolfo. Il processo consiste nel riscaldare la gomma in presenza dello zolfo, il quale crea dei ponti o legami incrociati tra le molecole di gomma (cross-linking). Questi legami trasformano la gomma da un materiale termoplastico (che si ammorbidisce con il calore) a uno termoindurente, che mantiene la sua forma e resistenza anche a temperature elevate.

Il processo di vulcanizzazione richiede 4 fasi principali: innanzitutto, bisogna preparare il composto, mescolando la gomma naturale o sintetica con lo zolfo, agenti attivatori (come l'ossido di zinco), acceleranti e altri additivi. Il materiale viene poi modellato in quadratini o strisce (in gergo matarozza) che sono poi posti nello stampo che presenta delle cavità (impronte) che presentano una geometria che conferirà al pezzo di gomma la forma desiderata; in seguito, il composto viene riscaldato a temperature comprese tra 140°C e 180°C, attivando la reazione chimica tra zolfo e polimero creando così i legami zolfo-zolfo tra le catene di gomma, che conferiscono una struttura tridimensionale garantendo forza e stabilità al materiale. La quantità di zolfo utilizzata determina la durezza del prodotto finale: più zolfo significa un materiale più rigido, meno zolfo produce una gomma più elastica.

Esistono vari metodi di vulcanizzazione, ognuno adatto a specifici tipi di gomma e applicazioni: la più comune è quella con lo zolfo, usata per gomma naturale e alcuni tipi di gomma sintetica. La vulcanizzazione perossidica, che utilizza perossidi organici invece dello zolfo e produce materiali con maggiore resistenza al calore e agli agenti chimici. La vulcanizzazione con ossidi metallici, che ad esempio usa ossido di zinco, ed è utilizzata per gomme speciali come il neoprene. Una vulcanizzazione poco comune è la vulcanizzazione a freddo, che sfrutta temperature più basse.

La vulcanizzazione migliora notevolmente le proprietà della gomma: infatti conferisce maggiore elasticità e capacità di tornare alla forma originale dopo una deformazione, una buona resistenza termica (sia al caldo che al freddo), una maggior durata nel tempo e maggiore resistenza all'invecchiamento, oltre a conferire resistenza meccanica alla trazione, alla lacerazione e all’abrasione e, infine, la vulcanizzazione conferisce impermeabilità e in alcune formulazioni conferisce isolamento elettrico. Tutte queste caratteristiche rendono la gomma vulcanizzata indispensabile in molti settori industriali.

La vulcanizzazione ha, quindi, rappresentato un progresso fondamentale nella trasformazione della gomma in un materiale versatile, resistente e durevole. Senza questa scoperta, la gomma non avrebbe mai trovato così tante applicazioni nella nostra società moderna. La combinazione di scienza e intuizione che ha portato a questo processo dimostra quanto la chimica possa influenzare profondamente la nostra vita quotidiana.