Un estudio sobre la ebonita por Thomas Bolas

La industria del caucho de la India y gutapercha. Ebonita o Vulcanita. Su fabricación. Propiedades químicas y físicas. Aplicaciones en las artes útiles y ornamentales.  Sustitutos del caucho de la India.

El hecho de que el caucho se endurezca como un cuerno, cuando la operación de vulcanización se lleva a cabo en un grado extremo, fue reconocido por Hancock, en sus primeros experimentos relativos a la vulcanización; pero no fue hasta algunos años después que la importancia industrial del caucho vulcanizado duro fue debidamente reconocida.
Entre los años 1848 y 1850, Charles Goodyear produjo algunos especímenes finos de mundo ornamental, en el material en cuestión, y éstos demostraron completamente el valor industrial de la vulcanita o ebonita; probando concluyentemente que los objetos más delicadamente modelados pueden ser reproducidos fielmente en caucho endurecido.

Estoy en deuda con el Sr. Sexton, por la oportunidad de mostrarles una colección única de los primeros especímenes de Goodyear, siendo éstos de un carácter calculado para sorprender a algunos de los que juzgan los posibles desarrollos de la industria de la ebonita, por aquellos artículos que se encuentran ahora en los canales ordinarios del comercio.
El caucho vulcanizado duro se produce exagerando las condiciones de la vulcanización ordinaria, o aumentando la proporción de azufre añadido, y alargando el período durante el cual se deja reaccionar en el caucho. La temperatura a la que se lleva a cabo la operación puede, en algunos casos, elevarse ligeramente por encima del calor que se emplea habitualmente en el caso de la vulcanización ordinaria; pero este procedimiento es más o menos susceptible de conducir a la producción de ebonita poco sólida o esponjosa, y los que tienen más éxito en la producción regular de artículos de la más alta calidad rara vez emplean una temperatura superior a 135 o 140° centígrados.

Los tipos de caucho que mejor se adaptan a la producción de ebonita son los tipos duros y fibrosos que producen las islas del archipiélago malayo; y el que se obtiene de Borneo se considera generalmente muy adecuado para el propósito en cuestión. Los cauchos africanos no se adaptan a la fabricación de ebonita, mientras que el caucho de alto precio de Para produce un artículo inferior al que se obtiene haciendo uso de los cauchos de menor precio mencionados en primer lugar.
Antes de seguir adelante, tenga la bondad de observar esta tira de caucho, que ha permanecido en el baño de azufre fundido durante las últimas tres horas, habiéndose mantenido la temperatura cerca de los 140° durante la mayor parte del tiempo. Probablemente ha absorbido entre el 40 y el 50 por ciento de azufre y ha perdido por completo su extensibilidad por tensión, mientras que su color es algo más oscuro que el del caucho vulcanizado ordinario.
En cuanto a la producción industrial de vulcanita, el método del baño de azufre es inferior al proceso más seguro de la mezcla mecánica y el posterior curado.
El caucho destinado a la fabricación de ebonita requiere una cuidadosa purificación, y el proceso de lavado ordinario, ya descrito, se considera ocasionalmente insuficiente. En tal caso, se complementa con una especie de operación de desmenuzamiento, que consiste en romper el caucho en pedazos bajo el agua, después de lo cual se empapa en una solución alcalina. El caucho purificado y cuidadosamente secado se mezcla a continuación, por medio de los rodillos calentados habituales, con una proporción de azufre, que puede oscilar entre el 50%, cuando se requiere dureza, y un ligero grado de fragilidad no se considera una desventaja, y el 25%, cuando se desea elasticidad y suavidad comparativa. Es importante que el azufre esté seco y libre de ácido, y que los materiales se incorporen completamente.
A menudo se añade un 3% de negro de humo o negro vegetal para mejorar el color del material acabado, y ocasionalmente se añade una proporción similar de magnesia calcinada.
Durante la incorporación del azufre, el material se vuelve notablemente plástico, y parece perder casi todo rastro de elasticidad, por lo que puede calandrarse en láminas con gran facilidad.
La ebonita suele curarse en vapor, a una temperatura de unos 135° centígrados, durando la operación durante un período de 6, 8 o 10 horas, según el grosor de los artículos u otras circunstancias, pero si la temperatura se eleva gradualmente a 140-150, durante el progreso de la operación, puede ser suficiente un tiempo mucho más corto. En cualquier caso, no es aconsejable aplicar todo el calor de una vez, sino que hay que empezar a fijar el material, iniciando la vulcanización a una temperatura moderada.
Los artículos construidos o fabricados con el material blando, generalmente requieren más apoyo durante la operación de curado que el que proporciona el hecho de sumergirlos en tiza francesa en polvo.
En el caso de las planchas de ebonita, el soporte suele consistir en láminas de estaño, que se fabrican enrollando varios espesores de papel de aluminio. Al vulcanizar así la ebonita entre las láminas de estaño, se obtiene una superficie tan lisa que resulta casi pulida, mientras que puede conseguirse un fin similar utilizando placas de vidrio para un fin similar; se aplica una capa muy fina de grasa, o preferiblemente de cera, para evitar la adherencia.
Durante el curado de la ebonita pueden seguirse varias etapas o pasos distintos, y deseo llamar la atención sobre algunos ejemplares que ilustran varias etapas.

Aquí, en primer lugar, está la mezcla simple de azufre y caucho, que es casi blanca y puede volverse bastante plástica o blanda por la aplicación de un calor suave.
El segundo espécimen ilustra la acción de un grado muy moderado de calor sobre el material mezclado: esta muestra particular ha sido calentada a 128° centígrados durante veinte minutos. Como se ve, se ha oscurecido un poco y ha perdido un poco de su suavidad original, mientras que un grado de calor que hubiera hecho que la mezcla original fuera plástica, como la masilla, no hace mucha impresión en ella.
El tercer espécimen ilustra el efecto de un calentamiento más prolongado; esta muestra ha sido calentada durante una hora a 135° centígrados. Es de color verde oliva y ha adquirido cierta elasticidad, parecida a la de un caucho vulcanizado de calidad inferior.
La cuarta etapa de curado se ilustra con este espécimen, que se ve que es de color marrón, y tolerablemente duro. La ebonita en este estado se niega por completo a volverse plástica por el calor, y una temperatura de 150° mantenida durante media hora o menos bastaría para llevarla a la quinta etapa, o la de la ebonita terminada.
La quinta etapa, o la de la ebonita correctamente curada, es el objetivo que debe alcanzarse en la fabricación del material. No debe haber lugares en los que el curado sea imperfecto, un tipo de defecto que puede ocurrir cuando se vulcanizan artículos de grosor inusual, y ninguna parte de la ebonita debe ser esponjosa o estar llena de burbujas de aire.
El sexto, o estado esponjoso, es generalmente el resultado del sobrecalentamiento, formándose burbujas de gas en el material, y convirtiéndolo en una especie de masa porosa parecida a la ceniza.
A continuación, se entregará una muestra que ilustra las etapas tercera, cuarta, quinta y sexta, ya descritas. El espécimen en cuestión fue curado en una placa caliente, que probablemente fue calentada a 160° o 170° centígrados; y usted podrá rastrear todas las gradaciones en la operación de curado, desde el primer fraguado del material plástico hasta la destrucción de la ebonita por sobrecalentamiento.

Un estudio de la muestra en cuestión señala muy claramente la conveniencia de curar la ebonita a baja temperatura, especialmente cuando se trabaja con artículos de considerable grosor, ya que el calor moderado y prolongado tiende a asegurar una acción uniforme a través de una masa considerable. Los artículos muy pequeños o delgados pueden ser curados rápidamente sin que haya mucha posibilidad de que se produzcan daños. A menudo sucede que cuando se necesitan artículos gruesos de ebonita, se considera conveniente construirlos capa por capa, y curar cada una antes de añadir otra. El material nuevo se adhiere perfectamente al viejo, y se une completamente durante la vulcanización, siempre que el viejo no se haya curado tanto como para volverse extremadamente frágil, y que esté bien desbastado antes de aplicar el material fresco.
Un poco de la ebonita mezclada, pero no curada, puede ablandarse con benzol, y frotarse bien sobre el lugar donde se van a hacer las adiciones.
La elaboración de la ebonita blanda y mezclada, antes del curado, es muy fácil, ya que puede moldearse en cualquier forma, y las piezas pueden unirse calentando los bordes, o untándolas con una solución o pasta, hecha disolviendo parte del material mezclado en benzol.
Los moldes de estaño, de latón (estañado en el interior) o de metal tipo, responden muy bien; la aplicación de una traza de aceite, seguida de un apurado a fondo con plomo negro, es una prevención eficaz de la adhesión entre el material acabado y el molde. En la construcción de artículos complejos de ebonita, el método habitual es vulcanizar o curar en parte la parte principal, llevándola, por ejemplo, a la cuarta etapa ya mencionada, y luego hacer las adiciones necesarias.
Muchos artículos pueden ser curados ventajosamente en moldes de yeso; y creo que varios de los especímenes modelados con precisión de la obra de Goodyear, que están ante ustedes, fueron hechos en moldes de yeso. Los moldes de los relieves fototípicos pueden hacerse en ebonita; el modo de proceder es bastante similar al de los moldes de caucho blando de la India.
Uno o dos de ellos, junto con los moldes de metal y los negativos correspondientes, se repartirán ahora. Los moldes se hacen generalmente en mandriles, la ebonita blanda se envuelve alrededor de estos, y luego se apoya en un paño húmedo atado.
Cuando la ebonita se calienta a una temperatura de unos 100° centígrados, puede doblarse hasta cierto punto, como lo ilustra la tira calentada; y, al enfriarse, conserva la forma que se le ha dado. Los brazaletes en espiral que se ven en la mesa se fabrican rectos y se doblan después en caliente.

Obsérvese la facilidad con que la ebonita calentada toma la impresión del troquel, pero la presión requerida es considerable, y el dispositivo no es muy permanente, ya que al calentar una moneda o medalla de este tipo, la ebonita se recupera del estado de tensión en que fue puesta por la operación de acuñación, y la imagen desaparece. La empresa Bilvertown fabrica un gran número de monedas y fichas de ebonita, que se utilizan principalmente en los Estados de América del Sur, y de las que ahora se presenta una colección. Estas monedas se acuñan por medio de golpes repetidos, producidos por una prensa construida de tal manera que un radio de una rueda suelta, que se acciona por medio de una barra, golpea contra un conductor unido al tornillo de la prensa. Esta disposición hace que sea fácil forzar el tornillo mediante una serie de golpes. Permítanme ahora calentar algunas de estas monedas sobre la llama de una estufa de gas, después de lo cual se repartirán los discos lisos resultantes, junto con monedas similares a las que fueron calentadas. Comprenderán, entonces, que en el caso de estas monedas, las partes de bajo nivel existen en un estado de compresión, y están listas para subir al nivel de las otras opciones tan pronto como la aplicación de calor permita a las moléculas de ebonita tomar posición de equilibrio. Considerad de nuevo el efecto de cepillar una de las monedas, para reducir los puntos salientes al nivel de las partes comprimidas; y luego calentar el trozo así obtenido. Veréis por vosotros mismos, Aquí hay algunas monedas que han sido frotadas o cepilladas de esta manera. Al calentarlas, las partes comprimidas se levantan y el dispositivo vuelve a aparecer en calcografía, con todo el detalle del original. Tenemos, de hecho, una reproducción del troquel original, sólo que está invertido en cuanto a la dirección: la mano izquierda se convierte en la derecha, y viceversa.

Aquí tenemos una moneda. Una de sus caras ha sido frotada a nivel, mientras que la otra está intacta, y, al calentarla, el dispositivo desaparecerá de una cara y reaparecerá en calcografía en la otra.
La propiedad de la ebonita que acabamos de ilustrar puede tener una aplicación práctica en este sentido. A menudo se desea obtener rápidamente una reproducción invertida de un bloque de impresión, y esto puede hacerse de la siguiente manera: - El bloque es forzado contra una lámina de ebonita, que se calienta ligeramente, a fin de obtener una impresión hundida; y la placa de ebonita es luego cepillada de nivel, o frotada por un material abrasivo, después de lo cual se expone a un calor de alrededor de 140° centígrados. Las líneas comprimidas se elevan ahora y forman un bloque de impresión, que es una reproducción exacta del original, sólo que es zurdo o invertido, y para ajustarlo a la impresión sólo es necesario profundizar en los blancos ampliamente extendidos por medio de las herramientas ordinarias del grabador de madera. La ebonita forma bloques de impresión o estereotipos muy codificados, que se hacen igual que en el caso de los sellos de goma blanda.
Esta tarde tienen ante ustedes una muy buena colección de artículos fabricados con ebonita, que no sólo sirven para ilustrar los múltiples usos a los que se aplica este material en relación con las artes industriales, sino también para ejemplificar las variaciones que pueden producirse en el propio material, en cuanto a dureza y elasticidad, variando la composición de la mezcla original de acuerdo con los principios ya explicados.

En el caso de los especímenes prestados por la compañía Silvertown, se ven varios artículos pequeños de acabado exquisito, y no dejarán de notar el vaso colapsable para viajeros. Messrs. Cow and Co. me ha prestado dos especímenes extremadamente finos de trabajo en vulcanita, uno de los cuales consiste en gruesas losas de ebonita, sostenidas por columnas torneadas del mismo material, y el otro es una losa con incrustaciones, formada por una especie de mosaico, formado por piezas de vulcanita de varios colores, y notarán que algunas de las piezas son casi blancas.
Las condiciones en las que se puede obtener vulcanita casi blanca y coloreada se describirán más adelante. El Sr. Falkenstein, de la Britannia Rubber and Kamptulicon Company, me ha traído algunos ejemplares admirables. Notarán la fina hoja de ebonita, casi como papel, que esta empresa fabrica, y también la extensa selección de artículos de fantasía y ornamentales, siendo éstos, en su mayor parte, hechos según los propios diseños del Sr. Falkenstein. Aquí hay una reproducción de una medalla que ha sido moldeada en vulcanita por Macintosh and Co. de Manchester.

La ebonita se trabaja de forma muy parecida al cuerno o al marfil, y se puede tornar muy fácilmente en el torno, pero se requiere una alta velocidad. Se puede dar un acabado a los artículos mediante el uso de papel de vidrio, seguido por el papel de esmeril 000 utilizado por los relojeros, después de lo cual se puede dar un pulido final rápidamente mediante la disposición que se describirá. Un número de pedazos ásperos o los discos del paño se afianzan, forma de la sierra circular, en un eje, y éste se hace para girar en una tarifa muy alta de la velocidad diga cerca de 4.000 revoluciones por minuto. Esta pulidora está ligeramente cargada con polvo de ladrillo fino y agua, aceite o parafina, y los artículos que se van a pulir se sostienen contra ella, cuando pronto reciben un alto grado de pulido. Tripoli puede también ser utilizado en un pulidor de esta clase; y una ventaja considerable que acompaña el uso del aparato de pulido en cuestión, es la facilidad con la cual los artículos de diversas formas pueden ser operados.

Los artículos pequeños pueden pulirse muy fácilmente frotándolos sobre papel secante cargado de trípoli. Muchos metales, especialmente el hierro, pueden incrustarse en ebonita blanda y fijarse muy firmemente por vulcanización; y esta circunstancia se aprovecha en muchos casos. Así, los mangos de las llaves de vapor y de agua caliente pueden revestirse ventajosamente con ebonita, y los tornillos pueden fijarse en aisladores de ebonita de manera similar. Asimismo, los rodillos de caucho suelen fijarse a sus ejes de hierro mediante una capa de ebonita colocada junto al metal; la ebonita y la goma blanda se adhieren perfectamente, mientras que la ebonita se adhiere bien al hierro, especialmente si el metal está algo dentado antes de la aplicación del material blando.
No es posible hacer una lista de las aplicaciones de la ebonita en las artes industriales, pero sus usos más importantes están ilustrados por los especímenes que tenemos ante nosotros. Las propiedades características de las que depende principalmente su utilidad son la dureza, la elasticidad, la no conductividad eléctrica, la ausencia de porosidad y la inercia frente a la mayoría de los productos químicos.

La vulcanita puede obtenerse en forma coloreada, incorporándole una gran proporción de ciertos pigmentos, como el ultramarino, el bermellón, el sulfuro de cadmio, el sulfuro de antimonio o el óxido de cromo; mientras que, si se requiere en un estado lo más blanco posible, pueden utilizarse el óxido de zinc y el sulfuro de zinc. Cuando se incorporan estos pigmentos, no hay la misma necesidad de llevar la vulcanización a tales extremos como cuando se emplean el caucho y el azufre solos, ya que los propios pigmentos dan un cierto grado de dureza. En tales casos, la proporción de azufre, en relación con el caucho, puede ser muy reducida, y generalmente es suficiente para llevar a cabo el curado hasta un punto entre la tercera y la cuarta etapa, como ya se ha definido. En este punto el caucho tiene un color pardo o verde oliva oscuro, pero la presencia de una gran proporción de pigmento sirve para enmascararlo.
El caucho dental, el material utilizado para fijar o montar los dientes artificiales, consiste en una vulcanita altamente pigmentada, hecha para imitar el color natural de las encías. Hay en la mesa algunas muestras muy finas del material en cuestión, y por una parte estoy en deuda con el Sr. Sangster, el representante de la New York and Hamburg India-rubber Company.

El caucho dental constituye un material muy conveniente para la fabricación de diversos artículos pequeños, y puede ser fácilmente curado en los pequeños vulcanizadores que se les mostraron con ocasión de la tercera conferencia. Cuando se desee hacer una goma dental que pueda ser curada rápidamente, la siguiente composición servirá

Sin embargo, si el color y la rapidez de curado no son objetivos primordiales, es mejor aproximarse más a la composición de la ebonita ordinaria. Como por ejemplo:

Una pequeña porción de gutapercha fina puede incorporarse al material para la goma dental, siendo el resultado ventajoso en muchos casos; y la goma laca se añade ocasionalmente a los materiales para la ebonita ordinaria.
Las virutas y el polvo de ebonita pueden comprimirse en moldes calientes para formar botones u otros artículos pequeños, o estos productos residuales pueden mezclarse con caucho nuevo y azufre para formar una segunda calidad de ebonita.
Cuando el caucho vulcanizado ordinario se calienta a 230° centígrados, o hasta que se funde, se obtiene un producto permanentemente viscoso, y esta sustancia, si se mezcla con esmeril y azufre hasta formar una especie de pasta, forma un material con el que se pueden formar las llamadas ruedas de esmeril aglomeradas o amoladoras, siendo los materiales mezclados endurecidos o curados a continuación mediante la aplicación de un calor de vapor. Las ruedas de esmeril y las piedras de afilar fabricadas según este principio fueron introducidas por Deplanque hace unos 23 años.

Después de haber colocado treinta y cinco partes de caucho vulcanizado viejo en una especie de alambique, se aplica calor para fundirlo, operación a la que contribuye la adición gradual de unas diez partes de aceite de carbón pesado; pero este último se destila posteriormente. El caucho ablandado se incorpora entonces con 500 partes de esmeril del grado requerido y nueve partes de azufre. Una vez mezclados estos materiales, se fabrican las piedras de afilar o las ruedas, que se curan u hornean a una temperatura de 140° centígrados, durante un período de unas ocho horas. Las ruedas fabricadas de esta manera pueden trabajar a una velocidad de 2.000 revoluciones por minuto, y son extremadamente útiles para trabajar el acero endurecido u otros materiales duros. Algunas de las ruedas, y también algunos afiladores de cuchillos, están ahora en la mesa ante ustedes.
Los sustitutos del caucho de la India (India-rubber) son de poca importancia en comparación con el caucho mismo. El aceite de linaza oxidado se utiliza ocasionalmente en la fabricación de tubos flexibles para conducir gas o para fines quirúrgicos; de hecho, debería decir, para impermeabilizar tales artículos después de que hayan sido construidos con materiales fibrosos. Tales tubos, de los que se tienen varios ejemplares, son muy inferiores a los de caucho en la mayoría de los casos, y se forman barnizando repetidamente la base fibrosa con un barniz de aceite de linaza cuidadosamente preparado.
El aceite vulcanizado es, tal vez, de mayor interés, y muchos aceites, como el de linaza y otros parecidos, pueden vulcanizarse calentándolos durante algún tiempo a 150° centígrados con 12 a 20 por ciento de azufre. El producto que se obtiene es blando y se asemeja a un caucho indio muy malo. Aumentando mucho la proporción de azufre, por ejemplo hasta cuatro veces el peso del aceite, y vulcanizando a una temperatura más alta, se obtiene una sustancia dura, parecida a la vulcanita inferior.
El aceite vulcanizado blando y duro se ha introducido en el comercio en varias ocasiones y bajo muchos nombres; pero estos materiales nunca parecen haber avanzado mucho.
Se han introducido varios productos, con piroxilina o nitrocelulosa como base, como sustitutos del caucho endurecido. La parkesina, una sustancia hecha mediante la incorporación de piroxilina y aceite de linaza, constituye un material muy adecuado para la fabricación de mangos de cuchillos o artículos similares; y ahora voy a entregar un espécimen muy bello, que bien merece su atención.

La sustancia ahora conocida como celuloide, que consiste esencialmente en piroxilina y alcanfor, parece, sin embargo, tener propiedades características que le permitirán cumplir con ciertos propósitos para los que la vulcanita es inadecuada.
Una solución, que contiene aproximadamente partes iguales de alcanfor y tetracloruro de carbono, disuelve o ablanda la piroxilina muy fácilmente, y si dicha solución se incorpora con una proporción suficiente de nitrocelulosa soluble, se obtiene una masa pastosa, que se endurece al evaporarse el tetracloruro de carbono; pero el material puede hacerse de nuevo plástico y manejable calentándolo a una temperatura entre 100 y 125° centígrados.
Pueden adoptarse muchos otros métodos para incorporar el alcanfor a la piroxilina o a la nitrocelulosa, como, por ejemplo, la mera mezcla mecánica de los materiales a una temperatura cuidadosamente regulada.
Además, el alcanfor puede disolverse en disulfuro de carbón, ácido sulfuroso licuado u otros disolventes. El celuloide puede ser, y a menudo es, mezclado con sustancias resinosas o colorantes.
Otro cuerpo similar al celuloide, debido al ingenio del Sr. Parkes, de Birmingham, se obtiene ablandando la nitrocelulosa por medio del alcohol, y forzando el producto en moldes. Esta sustancia es muy resistente, pero tiene la ventaja de no contener alcanfor y de resistir considerablemente la acción del calor.
El celuloide y los productos análogos tienen la ventaja de ser muy incombustibles, y se conocen casos en que estos cuerpos se incendian por percusión.
Los botones, peines, bolas de billar y otros artículos similares se fabrican con celuloide, siendo el material blando generalmente forzado en moldes de hierro o acero. Los estereotipos más perfectos también se fabrican con este material. El celuloide también se está utilizando mucho para hacer goma de mascar artificial o bases para dientes.

Traducido del estudio THE INDIA-RUBBER AND GUTTA-PERCHA INDUSTRIES: Ebonite or Vulcanite. Its manufacture. Chemical and physical properties. Applications in the useful and ornamental arts.  Substitutes for india-rubber, por Thomas Bolas, F.C.Spublicado en JOURNAL OF THE SOCIETY OF ARTS No. 1,449. Vol. XXVIII - FRIDAY, AUGUST 27, 1880.
Fuente: books.google.com (digitalizado por Google).

¡Muy buenas pipafumadas!
Jorge