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100 ans de high-tech

L'invention du caoutchouc synthétique

« Ce qu'on fait en caoutchouc ? C’est évident : des pneus, des joints, des semelles de chaussures, des tuyaux d’arrosage... « Parfait ! Mais quoi encore ? C’est alors que l’on se retrouve facilement au bout de son latin, ce qui n’est guère étonnant : même les professionnels ont du mal à cerner la diversité du matériau polyvalent qu’est devenu le caoutchouc dans notre monde actuel. En effet, personne ne connaît exactement le nombre d’objets devant leur existence à cette substance aux multiples propriétés. C’est sûr. Équipement pour saut à l’élastique et paliers de moteur, bagues d'étanchéité et ballons de baudruche, tapis de protection contre les chutes et cylindres d'impression – si l’on voulait recenser tous les produits en caoutchouc rencontrés au quotidien, il y aurait de quoi abandonner la partie : il est presque plus facile de dénombrer les objets ne contenant PAS de caoutchouc ! En effet, dès qu’il s’agit de transmission ou d’absorption de forces, de transport de liquides ou d’étanchéité de conteneurs, la technique moderne fait confiance à ce matériau élastique.

Ce qui est loin d’être une évidence. D’autant plus qu'il n'existe pas un seul type de gomme, mais plusieurs. Si ce matériau est par exemple employé dans des conditions extrêmes, les ingénieurs favorisent aujourd’hui les caoutchoucs haute performance : ces matériaux spéciaux n’on plus grand-chose à voir avec la substance naturelle que les Mayas et les Aztèques utilisaient déjà pour former des ballons et des récipients – de même qu’une voiture de sport n’a plus guère de points communs avec une charrette ! Et si nous disposons de ces matériaux, c’est parce qu’il y a une centaine d’années, quelqu’un a eu une idée de génie.

Chez LANXESS, le groupe de chimie de spécialités, on peut rencontrer des spécialistes qui sont par nature des experts en la matière. En effet, dans le secteur du caoutchouc haute performance, les activités de cette entreprise sont dans le droit fil de la production lancée en 1906, pour ainsi dire sous la forme d’un « concours », par les usines de colorants Friedr. Bayer & Co. d’Elberfeld, ces activités étant reprises plus tard par la société Bayer AG et gérées depuis 2004 par LANXESS. Il y a une centaine d’années, Fritz Hofmann travaillait à Elberfeld où il était chimiste en chef de la division pharmaceutique de la société. Aujourd’hui, son nom est plutôt associé à la fabrication du premier caoutchouc synthétique.

Il est évident qu’Hofmann savait déjà ce qu'était la gomme. N’oublions pas que Christophe Colomb et les autres explorateurs qui lui ont succédé avaient vu, des siècles avant la découverte d’Hofmann, comment les habitants du continent sud-américain utilisaient le caoutchouc, et ils avaient parlé dans l'Ancien monde de cet étrange matériau. La vulcanisation a été inventée en 1839 en Europe : ce processus transforme le caoutchouc naturellement collant en une matière à la fois ferme et élastique ; pendant longtemps, on a considéré le caoutchouc (dur) comme un genre de matériau high-tech servant à fabriquer manteaux et bottes, mais aussi stylos à plume, embouts de pipes et même dentiers – sans oublier bien entendu les pneus.

Mais le matériau servant à fabriquer ces articles présentait divers points faibles. Ainsi le caoutchouc naturel se désagrégeait-il rapidement à l’air et dans un environnement chaud – comportement d'ailleurs inchangé à ce jour – et il fallait le produire dans des plantations. La substance était donc soumise à de fortes variations de qualité et de prix et, problème encore plus important, il était pratiquement impossible de la modifier chimiquement et de l’adapter aux besoins croissants de la technique.

Il n’est donc pas étonnant que d’innombrables cerveaux se soient consacrés à la recherche d’un substitut tout droit sorti des éprouvettes des chimistes. C’est ainsi que la direction de Bayer, qui était l’employeur de M. Hofmann, lança en 1906 un concours doté de 20 000 marks, ouvert aux inventeurs, avant le 1er novembre 1909, « d’un processus de fabrication du caoutchouc ou d’un produit de remplacement équivalent » – une tâche tout à fait comparable à l’alunissage des premiers astronautes. Et 20 000 marks représentaient une belle somme : vers 1900, 50 marks permettaient d'acheter un costume de qualité et en 1909, un ouvrier de l’industrie métallurgique gagnait dans les 1 300 marks. Si Hofmann voulait gagner le concours, il lui fallait donc se dépêcher, même s’il n’avait qu’une vague idée du travail qui l’attendait.

Le plus grand problème d’Hofmann était le suivant : même si bon nombre de laboratoires étudiaient déjà les propriétés du caoutchouc naturel, on venait juste de découvrir, en 1905, que les molécules linéaires de ce matériau élastique étaient formées de multiples composants constituant une chaîne et appelés « isoprènes » par les chimistes. Et pourtant, la substance de base était connue depuis 1860 ! Et à l’époque, on ne savait pas encore exactement comment la « polymériser » en laboratoire, sur le modèle naturel. De plus, il était difficile de se procurer de l’isoprène pur, ce mystérieux « composant du caoutchouc naturel », bien qu’il soit présent sous forme de lait dans l’hévéa.

Hofmann s’attaqua quand même à son projet de caoutchouc synthétique  et arriva à ses fins. Le premier caoutchouc synthétique du monde fut breveté (brevet n° 250 690) le 12 septembre 1909, il y a donc exactement 100 ans.

Mais il a fallu attendre un certain temps avant que l’idée d’Hofmann se concrétise sous forme de caoutchouc réellement utilisable et surtout rentable sur le plan économique : en dépit de tout le savoir-faire des spécialistes rassemblés autour d’Hofmann, la fabrication de l'isoprène, le composant originel de la gomme, était toujours aussi problématique. Hofmann a donc dû se résigner à laisser de côté les précieux flacons d’isoprène et à utiliser un parent (chimiquement) proche de cette substance : le méthylisoprène, que les chimistes pouvaient alors se procurer un peu plus facilement.

Il remplit donc des boîtes métalliques de cette substance, les chauffa – et s’arma de patience. Il attendit des semaines, des mois. Nous ne savons pas quelle a été sa réaction en ouvrant la première de ces boîtes mais il est attesté qu’il y découvrit une étrange substance, plus ou moins molle selon la température de polymérisation, mais à l'élasticité permanente : le « méthylcaoutchouc ». Un caoutchouc synthétique. C’est ainsi qu’est né la gomme moderne.