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6/1 Ci Sono Anch'io - La gomma naturale

6/1 Ci Sono Anch'io - La gomma naturale

27/03/06

I termini gomma ed elastomero sono sinonimi, anche se spesso troviamo la parola gomma correlata a prodotti naturali (caucciù o guttaperca), e la parola elastomero a prodotti di sintesi. Sono materiali capaci di raggiungere allungamenti elevati e di ritornare rapidamente alle dimensioni originali. La presenza di queste due caratteristiche definisce un elastomero, indipendentemente dalla composizione chimica.
Il comportamento è la somma di deformazioni elastiche pure (una molla), viscoelastiche (molla+stantuffo) e dallo scorrimento viscoso (stantuffo).
La gomma è quindi un elastomero naturale, che ha come unità strutturale prevalente quella del poliisoprene-1,4-cis, anche se sono presenti piccole quantità di un’unità strutturale 3,4-cis e 1,4-trans.   

Questo polimero è presente al 93% nel caucciù, che coagula dal lattice degli alberi Hevea Brasiliensis, Hevea Benthamiana, Hevea Guyanensis.
Esistono anche altri elastomeri naturali meno utilizzati, che hanno principalmente l’unità strutturale del poliisoprene-1,4-trans:  

Guttaperca_ ottenuta dal lattice della Palaquium oblongifolium, famiglia delle Sapotacee (Malesia)
Balata ottenuta dal lattice della Mimusops globosa, (America Meridionale).
Gomma chicle_ prodotta dalla Sapota achras. E’ utilizzata per produrre chewing gum.
Altre gomme non elastomeriche, come la gomma gutta, la gomma arabica, la adragante, ecc.. non verranno prese in esame in questa sede, anche perché hanno un utilizzo del tutto diverso rispetto al caucciù.

Le proprietà della gomma erano note da tempo nel centro e sud america, e questo ce lo raccontano le pitture murali che descrivono epiche partite di pelota dei Maya e Aztechi. Alcune palle di caucciù (dal termine indio cahutschu) sono conservate in vari musei. Anche se lo stesso Colombo rimase colpito da questi oggetti, tanto da riportarne uno in Europa, fino ai primi dell’800 l’utilizzo si limitò a tentativi di impermeabilizzazione di calzature.

Il problema era duplice: con il freddo il caucciù si irrigidiva, e con il caldo diveniva appiccicoso. Era quindi necessario operare delle trasformazioni, ma le sperimentazioni erano impedite dal fatto che il lattice si deteriorava prima di raggiungere i laboratori europei!
Fu al termine della tempesta napoleonica che l’Europa fu percorsa da una frenesia brevettuale che ci illumina su quanto questo materiale solleticasse la fantasia dei nostri avi. A noi, abituati ad infilarci guanti di gomma, ad estrarre dalla scrivania i pratici elastici, ad effettuare precise riproduzioni con gomme siliconiche e a masticare chewing-gum, sembra molto “naturale” essere circondati da materiali elastici dalle forme più svariate, ma due secoli fa, cosa c’era?
Un esempio su tutti, che però ci interessa molto in ambito conservativo perché correlato ad un problema che riscontriamo tutt’oggi: nel 1790 in Inghilterra i signori Roberts e Dight brevettano un sistema per preparare le tele per dipinti ad olio basato sulla stesura di una soluzione di caucciù. Segno evidente che le tele preparate, che venivano arrotolate e così commercializzate, riscontravano nella rigidità della preparazione un problema da risolvere.

La lavorazione della gomma

Non possiamo parlare di gomma senza menzionare Charles Goodyear, un uomo letteralmente ossessionato dalla gomma, e da questa portato alla rovina economica. Un bel giorno del 1839 il Signor Goodyear dimenticò sopra una stufa una miscela di gomma, zolfo e biacca. Al calore questa reagì perdendo i difetti (ammorbidimento al caldo e irrigidimento al freddo). Il processo fu poi denominato “vulcanizzazione” ed i suoi concorrenti cercarono di imitarlo miscelando gomma e zolfo.
Il caucciù per poter essere utilizzato come elastomero deve quindi subire una serie di lavorazioni (vulcanizzazione, aggiunta di rinforzanti, additivi, ecc.), effettuati anche con le gomme sintetiche.
Il peso molecolare del caucciù, che inizialmente può arrivare anche a 2.500.000 uma, dopo la stagionatura e la lavorazione meccanica si attesta attorno ad 1.000.000, con una Tg = –73°C, ed una temperatura di fusione Tf = 28°C.
Attualmente il processo di produzione si impernia su due passaggi.

a) Depolimerizzazione
Il caucciù viene lavorato in mescolatori a cilindri (calandre) riscaldati (100 - 120°C) per ridurre il peso molecolare mediante azione meccanica, chimica e termica.
b) Vulcanizzazione Il processo più comune è con zolfo, che forma ponti (legami tioerei) tra le catene polimeriche.    

Nel corso del processo si aggiungono anche altri prodotti quali acceleranti, che agiscono come portatori di zolfo, antiossidanti per limitare l’invecchiamento della gomma bloccando i radicali perossidici che si sono formati, riempitivi, coloranti, rinforzanti come metalli, tessuti, cariche come nerofumo, silice, caolino.

Oggi la maggior parte della gomma viene prodotta in Malesia, ma come detto poc’anzi l’origine è sudamericana, tanto che è rimasto in uso come sinonimo della gomma il termine para, legato al porto di Para, in Brasile, da dove nell’800 partiva la maggior parte della gomma naturale. Ma l’allora superpotenza britannica non poteva lasciare il lucroso traffico a dei decadenti portoghesi, e così nel 1875 partirono dal Brasile 70.000 semi dell’Hevea Braziliensis, che dopo un avventuroso viaggio via Londra, furono impiantati in varie zone dell’Impero, Java, Sri Lanka e Singapore, e da qui in tutta la Malesia, dove sorsero sterminate piantagioni. Dalle 50.000 tonnellate annue prodotte nel 1900 si arrivò a 1.500.000 tonnellate nel 1940!

Il deterioramento della gomma naturale

È molto interessante la varietà di effetti degradativi che coinvolgono gli oggetti in gomma naturale. In superficie possono fuoriuscire additivi solubili nella gomma come cere, zinco (Zn) stearato, antidegradanti, che possono anche modificarsi (bloom). Se sulla superficie troviamo inerti (fillers), con aspetto pulverulento, significa che la gomma si è così degradata da esporre la carica. Questa non può migrare perché non è solubile nella gomma, ed è quindi errato chiamarlo bloom.
Se un oggetto di gomma viene sottoposto ad una forza per un lungo periodo i legami a ponte di zolfo tra le catene possono rompersi, riducendo così la tensione, e riformarsi in altre zone, facendo così assumere la nuova configurazione, almeno in parte. Tolta la forza l’oggetto non riprende esattamente la forma originale. Il degrado ossidativo prevede l’introduzione di ossigeno nelle catene, la creazione di ponti a ossigeno (cross-linking), la formazione di acido solfidrico (H2S). Questo degrado è favorito da calore, luce e cationi metallici introdotti in fase produzione nella gomma.
Solo uno spessore di 0,5 mm viene interessato da questo fenomeno nella gomma nera commerciale, quindi viene a formarsi una buccia dura e la gomma rimane elastica nella parte sottostante. La pelle indurisce e cretta anche in oggetti chiari e traslucidi.

La gomma naturale nel restauro

Il problema principale nel campo conservativo è correlato all’utilizzo della gomma naturale come adesivo: residui della gomma rimangono sull’oggetto, e nel tempo tendono ad accumulare il particellato causando un ingrigimento della superficie. Può essere molto difficile eliminare questi residui, perché anche se i solventi possono avere un certo effetto di rigonfiamento, il problema è di difficile soluzione se parte della gomma è penetrata nella porosità del materiale.
Non dobbiamo dimenticare poi che la gomma naturale viene impiegata anche come isolante o per effettuare riproduzioni di oggetti, anche se deve prima subire un trattamento di prevulcanizzazione. Il prodotto ottenuto sarà così più resistente rispetto al lattice non trattato.
Nelle riproduzioni non è possibile ottenere una elevata precisione, dato che il lattice di gomma ha un ritiro di circa l’8%; contro ritiri inferiori all’1% per le siliconiche. Anche le proprietà meccaniche del lattice di gomma sono molto inferiori rispetto a quelle delle gomme siliconiche, e gli stampi si degradano con rapidità, tanto da non essere più utilizzabili dopo qualche mese, ma il costo è notevolmente inferiore ed in certe situazioni può essere giustificato il loro impiego. Riportiamo le proprietà di due tipi di lattice di gomma impiegati nel restauro.

                                             Revultex MR         S 602
 Contenuto di solidi (%)                 61                     60.5
 Contenuto di ammoniaca             0.6                      < 1
 pH                                               10.5                   10.5
 Viscosità (cps)                             35                      70
 Resistenza a trazione (MPa)       30.0                     -
 Allungamento a rottura (%)         900                      -


Il lattice di gomma può essere colorato aggiungendo dal 2 al 5% in peso di pigmenti, deve essere steso a pennello sull’oggetto da riprodurre. Dopo la gelificazione si completa la reazione di indurimento tenendo il tutto in forno per 20-30 minuti a 80-90°C, e quindi si sforma, completando l’essiccamento in forno fino a completa trasparenza, con un colore giallo chiaro.
L’altro metodo per ottenere uno stampo è quello di immersione (dipping) dell’oggetto da riprodurre.
Infine la gomma naturale viene anche venduta con il nome di masking fluid o Fluido Coprente, ed è utilizzata per effettuare piccole mascherature e protezioni temporanee. Si stende con un pennello sulle zone (in particolare carta) da proteggere, e lo si rimuove con una gomma quando è asciutta, ma senza lasciar passare troppe ore, per evitare che reticoli troppo con conseguenti difficoltà di rimozione.
Un suggerimento operativo: prima di immergere il pennello nel lattice bagnatelo prima con del detersivo liquido (va benissimo un normale sapone per i piatti o uno shampoo): questo vi permetterà di pulire facilmente il pennello al termine del lavoro.  
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