Goodyear a chauffé le caoutchouc avec du soufre pour l'empêcher de fondre et de craquer

Dans les années 1830, le caoutchouc naturel, récolté sur des arbres tropicaux sous forme de sève laiteuse et coagulé à l'acide, était souple et séduisant mais presque inutilisable. Un été chaud fit fondre tout un stock en une pâte nauséabonde chez plus d'un fabricant de l'époque ; le froid le durcissait et le faisait craquer ; même à température ambiante, il collait à tout ce qu'il touchait. Des dizaines d'entrepreneurs avaient attrapé la « fièvre du caoutchouc » et fait faillite en essayant malgré tout de le vendre.

Charles Goodyear se passionna pour ce problème. Son premier véritable progrès survint en 1834, lorsque l'acide nitrique rendit la surface du caoutchouc lisse, sèche et non collante, ce qui lui valut un contrat de l'U.S. Post Office pour des sacs postaux à Boston. Mais les sacs fondirent de nouveau par une journée chaude, et il se retrouva de nouveau sans le sou. Il essaya alors de mélanger du soufre au caoutchouc, ce qui le rendit moins collant et plus stable en température, mais encore trop mou.

En 1839, brandissant un morceau de son caoutchouc enrichi au soufre dans un magasin général du Massachusetts, il en projeta une partie sur un poêle ventru brûlant. En le grattant, il constata que la partie qui avait touché la chaleur était devenue remarquablement résistante. Cet accident déclencha cinq années supplémentaires d'expériences — chauffage à la bouilloire, au four et au fer — avant qu'il ne perfectionne la cuisson du mélange soufre-caoutchouc sous pression, un procédé qu'il appela vulcanisation, d'après le dieu romain du feu.

L'idée clé réside dans ce que la chaleur et le soufre firent : non pas simplement recouvrir la surface collante, mais modifier la structure interne du caoutchouc afin que les chaînes ne puissent plus glisser les unes par rapport aux autres. Goodyear obtint le brevet américain 3 633 en 1844. Lui-même n'en tira presque rien — des rivaux s'emparèrent du procédé, il dépensa sa fortune et sa santé en procès, et il mourut endetté en 1860 — mais la réaction qu'il découvrit rendit possible l'industrie moderne du caoutchouc et des pneus.

Vulcaniser le caoutchouc avec du soufre

Le caoutchouc naturel est constitué de longues chaînes polymères enchevêtrées qui glissent et ramollissent à la chaleur, puis durcissent au froid.

Le soufre et la chaleur créent des réticulations qui relient les chaînes en un réseau, empêchant leur glissement libre.

Le réseau réticulé reste élastique sur une large plage de températures, de sorte qu'il ne fond plus ni ne craque.

Le procédé était simple et s'appliquait à la matière première caoutchouc elle-même, de sorte que n'importe qui pouvait le reproduire à grande échelle.

La défaillance d'un matériau est un problème moléculaire, non un problème de formulation : il faut corriger la façon dont les chaînes se connectent plutôt que de tenter de masquer le symptôme avec des additifs.

Goodyear obtint le brevet américain 3 633 en 1844, mais des rivaux copièrent le procédé et il passa ses dernières années en procès. Il perdit ses brevets européens pour des questions de forme et mourut en 1860 avec plus de 200 000 dollars de dettes ; ce n'est qu'après sa mort que sa famille gagna suffisamment grâce aux redevances. La Goodyear Tire & Rubber Company, fondée à Akron, dans l'Ohio, en 1898, fut nommée en son honneur bien qu'il n'y ait jamais été associé. La moitié du caoutchouc fabriqué aujourd'hui est synthétique, mais la vulcanisation qu'il découvrit est au fondement des industries du pneu et du caoutchouc.