Histoire d'un matériau : le caoutchouc L'histoire fascinante du caoutchouc

de Auteur : Gilles Bordet und Gilles Bordet

Le caoutchouc, matériau fantastique aux usages multiples, est issu de la transformation du latex naturellement sécrété par des végétaux tel que l'hévéa ou le guayule. Il peut également être d'origine synthétique à base de monomères issus d'hydrocarbures fossiles. Le caoutchouc fait partie de la famille des élastomères.

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La culture de l'hévéa pour son latex nécessite un travail manuel important.
La culture de l'hévéa pour son latex nécessite un travail manuel important.
(Source : styf – stock.adobe.com)

Si généralement le caoutchouc est associé à l'hévéa (Hevea brasiliensis) il tire en réalité son nom du figuier à caoutchouc (Ficus elastica, famille des moracées) originaire d'Asie. Cette plante tropicale n'est pas inconnue sous nos latitudes car très appréciées comme plante d'intérieure pour la beauté de son feuillage. Mais il existe, ici même en Suisse, de nombreuses plantes qui sécrètent également un latex blanc lorsque l'on coupe leurs tiges ou leurs feuilles comme la chicorée, la laitue, le pissenlit ou encore le salsifis. Il existe encore d'autres familles de plantes qui produisent du latex, les moracées (figuiers), les apocynacées (ordre des gentianales) que l'on trouve en Europe comme la grande et la petite pervenche, les papayacées intertropicales (papayer) et la famille des papavéracées à partir duquel on obtient, chez Papaver somniferum, l'opium.

Un matériau connu depuis des millénaires

Il est difficile de dater les premières utilisations du caoutchouc mais les historiens s'accordent sur le fait que les civilisations précolombiennes connaissaient et utilisaient ce matériau. L'origine du mot caoutchouc vient du quechua, caotchu où Cao signifie bois et tchu qui pleure, on le nomme également « arbre qui pleure ». Les Mayas et les Aztèques l'utilisaient pour leur sport national, le « jeu de balles » mais le consommaient également pour ses propriétés médicinales. À la suite des grandes découvertes (XVe siècle) les explorateurs et colonisateurs européens observent en Amérique centrale et du sud chez les peuples autochtones l'utilisation d'un matériau qui leur était alors inconnu. Les peuples amérindiens confectionnent à partir du latex de nombreux objets par moulage sur argile (balles, torches, toiles cirées).

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Ramené en Europe cette matière inconnue ne suscita que peu d'intérêt car il était difficile de lui trouver une application. En effet le latex sous sa forme naturelle présente plusieurs inconvénients :

  • il devient collant lorsqu'il est exposé au soleil ;
  • il fond à la chaleur et casse au froid ;
  • il se coagule et brunit à l'air libre.

Ce n'est que beaucoup plus tard au XVIIe siècle que les naturalistes français Charles Marie de La Condamine et François Fresneau de La Gataudière redécouvrent le caoutchouc naturel au Pérou, en Équateur et en Guyane. C'est La Condamine qui francisa le nom en caoutchouc et qui fit la première description scientifique de ce matériau qu'il rapporta en France en 1736 d'une expédition en Amérique du Sud. Ce siècle ne connut que peu d'applications pour le caoutchouc. La première application connue du latex en Europe remonte à 1770. On la doit à deux hommes : le chimiste anglais Joseph Priestley qui découvre les propriétés du latex à effacer les traces de graphite sur le papier et Edward Nairne, ingénieur et commerçant anglais qui invente officiellement la gomme à effacer et la vend dans son commerce sous la forme d'un cube d'un demi-pouce au prix de 3 shillings.

La seconde application est moins anecdotique car elle permit les prémices des premiers vols habités. Le 27 août 1783 à Paris décolla le premier ballon au monde gonflé à l'hydrogène. Il est le fruit de la collaboration entre Jacques Charles, physicien, chimiste et inventeur français et les frères Anne-Jean Robert et Nicolas-Louis, ingénieurs et aérostiers. L'enveloppe de ce ballon parfaitement sphérique était fabriquée avec de la soie imprégnée d'un vernis à base de caoutchouc pour garantir son étanchéité. Le brevet déposé en 1791 par l'industriel anglais Samuel Peal pour un procédé d'imperméabilisation des tissus et du cuire fut la dernière application conséquente de ce siècle.

La découverte qui changera tout

Il y a eu de nombreuses découvertes et dépôts de brevets au cours du XVIIIe siècle concernant les applications du caoutchouc mais celle qui changera vraiment tout c'est la découverte en 1842 de la vulcanisation par Charles Goodyear.

La vulcanisation est un procédé chimique où un agent vulcanisant (généralement du soufre) est incorporé à un élastomère brut pour relier entre elles les chaînes de macromolécules lors du processus de cuisson. La vulcanisation rend le caoutchouc moins plastique mais plus élastique. Historiquement on attribue la découverte de la vulcanisation à Goodyear même si c'est l'ingénieur anglais Thomas Hancock qui déposa le premier un brevet sur la vulcanisation du caoutchouc le 21 mai 1844. L'histoire personnelle et tragique de Charles Goodyear qui mourra endetté, les poumons rongés par les nombreux produits chimiques utilisés lors de ses expériences aurait pu passer aux oubliettes de l'histoire. Mais son nom perdure aujourd'hui encore sous la marque du célèbre fabricant de pneus américain (pour en savoir plus voir l'encadré).

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Ce siècle verra encore l'apparition des premiers pneus pleins, à valve, démontables ainsi que les premiers préservatifs à base de caoutchouc. En 1888, John Boyd Dunlop, inventeur et vétérinaire écossais, déposa un brevet pour le premier pneumatique gonflable destiné aux bicyclettes. Avec le développement de l'utilisation du caoutchouc, le gouvernement britannique a décidé d'exporter la culture des hévéas en Extrême-Orient, considérant que le caoutchouc produit par les hévéas sauvages au Brésil ne pouvait pas répondre aux besoins de l'industrie. En 1876, l'anglais Henry Alexander Wickham rapporte 74 000 graines d'hévéa du Brésil à Londres. Ces graines seront cultivées au Kew Garden du Royal Botanic Gardens où seulement 3,6 % germeront. En 1877 onze plants sont envoyés à Henry Nicholas Ridley, directeur du Jardin Botanique de Singapour. Ce dernier mis au point une méthode de croissance rapide qui permit le développement à grande échelle de la culture de l'hévéa en Asie, principalement au Ceylan, en en Malaisie et en Indonésie.

Aujourd'hui 90 % de la production mondiale de caoutchouc naturel se concentre principalement dans cette région du monde à savoir la Thaïlande, l'Indonésie, le Viêt Nam, l'Inde, et la Chine.

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Focus
La triste histoire de Charles Goodyear

La gomme, extraite de l'arbre hévéa, lequel pousse en Amazonie, a été connue en Europe à la fin du XVIIIe siècle. C'est un matériau élastique qui peut être dissous dans un solvant et en solution peut être appliqué sur un tissu pour le rendre étanche.

Une découverte fortuite comme beaucoup d'autres

La vie de Charles Goodyear inspire autant le respect que la pitié, cet homme consacra toute sa vie au caoutchouc. Mais ses recherches l'ont ruiné et il finit à maintes reprises en prison pour dettes. Assez vite l'idée de mélanger une poudre au caoutchouc germa dans son esprit, le matériau est collant alors peut-être qu'une poudre l'asséchera. Il commença ses expérimentions avec de la magnésie mais se mis tous ses voisins à dos à cause de l'odeur nauséabonde générée par le processus. Il essaya encore bien d'autres mélanges mais sans succès. Arriva alors la grande crise économique américaine de 1837 qui le jeta avec sa famille sur le trottoir. Mais en 1839, toujours dans une pauvreté extrême, il allait devenir célèbre en raison de la découverte de la vulcanisation. Cet hiver là et selon une des multiples version de cette histoire, Goodyear se rendit en ville pour effectuer divers achats dans le but de poursuivre ses recherches. Il avait pour habitude de toujours avoir des échantillons de caoutchouc dans ses poches. Arrivé dans un commerce, à cet époque les commerces vendaient aussi bien des produits alimentaires que de la quincaillerie et faisaient souvent aussi office de bar, il fut pris à partie par des hommes attablés en train de boire. Sous les quolibets son sang ne fit qu'un tour et machinalement il mit la main à la poche, attrapa une boule de caoutchouc et la lança vigoureusement en direction de ses persécuteurs mais les manqua lamentablement. Le morceau de caoutchouc finit sur le poêle à bois qui en cette saison tournait à plein régime. Cet échantillon de matière avait été préalablement mélangé avec du souffre. Goodyear pressentait déjà qu'il était la clé de son problème mais n'avait pas encore réussi à trouver le procédé qui rendrait le caoutchouc réellement souple et utilisable à toutes températures. Il récupéra rapidement son échantillon avant que ce dernier ne se mette à brûler en dégageant une fumée épaisse et une odeur âcre qui lui aurait valu encore de nouveaux problèmes. L'histoire dit que quelques temps après il retomba sur le fameux échantillon qu'il avait oublié et sa texture le frappa immédiatement, le caoutchouc était élastique, ne cassait plus, n'était plus collant. Il venait de découvrir la vulcanisation mais il lui fallut plusieurs années avant de pouvoir répéter le procédé. Après un hiver de misère, de maladie, de décès dans sa famille (six de ses douze fils moururent en bas âge) Goodyear trouva enfin des industriels pour reconnaitre l'importance de sa découverte, cependant, il ne l'avait pas encore breveté. Il envoya plusieurs échantillons du nouveau caoutchouc en Angleterre et l'un d'eux tomba entre les mains du pionnier anglais du caoutchouc, Thomas Hancock, celui qui, vingt ans auparavant, avait tenté en vain d'obtenir du caoutchouc de qualité acceptable. Hancock a noté la présence de traces de soufre dans le caoutchouc vulcanisé et fit immédiatement breveter en 1843, l'effet de vulcanisation au soufre. Lorsque Goodyear présenta une demande de brevet, il découvrit que Hancock l’avait précédé de quelques semaines. Goodyear fût alors introduit dans les salons du monde à Paris et à Rome en 1850, ses articles en caoutchouc vulcanisé eurent un grand succès. Mais il finit par retourner en prison pour dette, avec toute la famille, pendant deux semaines, parce qu'il n'avait pas encore reçut la récompense pour son brevet. En prison, il reçut la Croix de la Légion d'honneur attribué par l'empereur Napoléon III. Quand il mourut en 1860, les poumons rongés par les fumées toxiques de ses expériences, Goodyear laissa 200 000 $ de dette à sa famille et un témoignage : « La vie ne peut être évaluée que sur la base de l'argent, je ne regrette pas de l'avoir détruite car d'autres ont récolté les fruits de mon travail. Un homme ne doit regretter que s'il a semé et que personne ne vient récolter. »

Le XXe siècle, l'ère du caoutchouc industriel

C'est à partir du début des années 1900 que le caoutchouc connu un essor fulgurant. Le développement des véhicules automobiles a été le moteur de cette croissance. La demande en caoutchouc pour la fabrication de pneumatique ne fit que croître depuis le début du XXe siècle. Cette production industrielle a été à l'origine de pratiques inhumaines au point qu'en juillet 1904 une commission internationale pour enquêter sur les pratiques utilisées dans la production du caoutchouc fût crée. Une petite révolution vit le jour en 1907 avec la fabrication des premiers caoutchoucs de synthèse par le chimiste allemand Friedrich Carl Albert Hofmann. Cette découverte donnera naissance à certains élastomères toujours utilisés actuellement comme l'EPDM, le NBR ou le CR. En 1915 l'Allemagne produit déjà environ 2500 tonnes de caoutchouc synthétique par année. C'est également en Allemagne que fût développé en 1929 le SBR (styrène-butadiène). Dès le début de la seconde guerre mondiale, l'Allemagne sous embargo et les Etats-Unis privés de leur filière d'approvisionnement asiatique améliorent les procédés de fabrication du caoutchouc de synthèse. L'essor de l'automobile et la demande de plus en plus importante pour les pneumatiques poussa Michelin à développer la technologie du pneu à carcasse radiale plus adaptée à l'utilisation de caoutchouc naturelle. La France commença la production de caoutchouc synthétique à partir de 1958. À la fin du siècle, en 1980, les expériences faites avec le guayule naturel du Mexique permirent de mécaniser son exploitation avec un rendement supérieur à l'hévéa.

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