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Un nouvel indicateur de qualité du caoutchouc naturel

Le caoutchouc naturel possède des propriétés encore inégalées. Ses utilisations spécifiques sont multiples : pneus d’avions et de camions, supports moteurs des véhicules, éléments de suspension des Tgv, colles et rubans adhésifs à usages industriels, fils élastiques, gants, préservatifs, etc. Mais c’est un produit d’origine biologique. Cela lui confère une variabilité plus importante de ses propriétés que pour ses concurrents synthétiques. L’enjeu a donc été de trouver des indicateurs pertinents qui puissent décrire sa qualité. Pour cela, il a fallu creuser du côté de la structure même du caoutchouc naturel.

Celui-ci se distingue de ses homologues synthétiques par une structure plus complexe. Lorsque le caoutchouc est mis en solution dans un solvant classique, cette structure est progressivement et en partie détruite. Une proportion de caoutchouc naturel demeure alors insoluble. Cette fraction est communément appelée la phase gel (réseau de polymère réticulé gonflé dans un milieu liquide) ou le macrogel. Dans la fraction soluble se trouvent les macromolécules de caoutchouc, et une quantité variable de microagrégats constituant le microgel. Le gel a en effet une importance capitale dans les propriétés rhéologiques du matériau et donc très probablement dans le comportement au mélangeage, étape de la transformation du caoutchouc naturel en produits finis. Le Cirad a donc étudié divers aspects de sa structure macromoléculaire (relations avec les propriétés rhéologiques, mécanismes de formation du gel, etc.).

Jusqu’à présent, seul le macrogel était quantifiable. Désormais, le microgel passe également sous la loupe des chercheurs. Pour cela, ces derniers ont développé une méthodologie fondée sur la technique de chromatographie d’exclusion stérique (Sec). La solution contenant le microgel est filtrée puis centrifugée. Ce procédé permet d’analyser la structure macromoléculaire du microgel et de quantifier celui-ci. Ces recherches, par une caractérisation plus complète de la structure du caoutchouc naturel, ouvrent la voie à une meilleure compréhension des relations entre la structure et les propriétés du produit. L’émergence de nouveaux indicateurs de qualité plus pertinents que les critères utilisés aujourd’hui doit en découler.

Le caoutchouc naturel utilisé aujourd’hui dans l’industrie provient d’une seule espèce, un arbre originaire d’Amérique du Sud, l’Hevea brasiliensis. L’hévéa est une véritable « usine verte » qui permet la production d’un élastomère à partir d’énergie renouvelable. Il faut 0,4 tep (tonne d’équivalent pétrole, énergie produite par la combustion d’une tonne de pétrole) pour produire une tonne de caoutchouc naturel, alors que 3,7 à 5 tep sont nécessaires pour fabriquer une tonne de caoutchouc synthétique. La consommation actuelle permet donc d’économiser environ 20 millions de tep, soit environ 40 % de la consommation annuelle consacrée au transport en France ou 3 % de la consommation annuelle totale de pétrole de l’Union européenne.Copyrights des images: CIRAD

Contacts:
Frédéric Bonfils, frederic.bonfils@cirad.fr
Laurent Vaysse, laurent.vaysse@cirad.fr

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