Foto: B.F. Goodrich

La tecnología de los neumáticos ha avanzado mucho desde que aquel Ford Model T saliera de la fábrica por primera vez en 1908. Los neumáticos modernos no solo son diferentes en dimensión, composición y estructura en general, sino que también tienen un color diferente. Eso es porque los primeros neumáticos eran blancos, y fue en la Primera Guerra Mundial cuando se volvieron de color negro. Este es el por qué.

Supongo que debería decir lo que llevó a reflexionar sobre esto, ya que el color de un neumático probablemente no es algo sobre lo que alguien se pare a pensar. Cuando mi padre vino a visitarme a Detroit en marzo, lo llevé al Ford Piquette Avenue Plant Museum, la primera fábrica propiedad de Ford, y el lugar donde se concibió y ensambló el primer Model T.

Mientras estaba allí, noté que ciertos modelos tenían neumáticos blancos, mientras que otros tenían ruedas envueltas en caucho negro, como los que estamos acostumbrados a ver hoy. Para aprender más, me puse en contacto con el fabricante de neumáticos Michelin.

‚ÄúLos neum√°ticos originales ten√≠an un tono m√°s claro debido al color natural del caucho‚ÄĚ, me dijo un representante de la compa√Ī√≠a. ‚ÄúEl negro de carb√≥n [un fino holl√≠n que se usa en la fabricaci√≥n de ciertos productos] se a√Īadi√≥ al compuesto de caucho [circa 1917] y provoc√≥ que la resistencia fuese diez veces mayor‚ÄĚ.

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Este aumento de la duraci√≥n de los neum√°ticos fue confirmado por el galardonado ingeniero qu√≠mico Jack Koenig, quien dice en su libro Spectroscopy of Polymers que un neum√°tico sin negro de carb√≥n durar√≠a ‚Äúmenos de 8000 kil√≥metros‚ÄĚ. Ten en cuenta que la mayor√≠a de los neum√°ticos recorren entre 19.000 y 24.000 kil√≥metros al a√Īo, y est√°n preparados para durar tres o cuatro a√Īos, o incluso m√°s, as√≠ que te puedes hacer una idea de la diferencia.

El portavoz de Michelin continuó diciendo que el negro de carbón es aproximadamente entre un cuarto y un 30 por ciento de la composición del caucho que se utiliza en los neumáticos de hoy en día, y además de hacerlos más resistentes al desgaste, el material que otorga a los neumáticos su color negro también ayuda a proteger los neumáticos contra los rayos ultravioleta, que pueden agrietarlos, y también mejora el agarre y su manejo por la carretera.

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La compa√Ī√≠a de neum√°ticos Coker tambi√©n sostiene que el color de los neum√°ticos se debe al negro de carb√≥n en una publicaci√≥n del blog titulada ‚ÄúThe History and Timeline of Whitewall Tires‚ÄĚ, y menciona que las robustas propiedades del negro de carb√≥n son fundamentales. El blog Hug the Road de Goodyear tambi√©n menciona que aportan una mejor resistencia al ozono y una mayor conductividad que ayuda a transferir el calor de la banda de rodadura a las correas.

Así que ahora merece la pena preguntarnos:

¬ŅQu√© es el negro de carb√≥n?

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El negro de carb√≥n es el producto de un hidrocarburo que ha sufrido una combusti√≥n incompleta, y cuyo ‚Äúhumo‚ÄĚ ha sido capturado en forma de finas part√≠culas negras que est√°n b√°sicamente compuestas de carbono.

Ha sido fabricado de diferentes formas a lo largo de los a√Īos. Seg√ļn el fabricante de negro de carb√≥n Orion Engineered Carbons, uno de los procesos m√°s antiguos consiste en permitir que la llama de una l√°mpara de aceite impacte sobre una superficie fr√≠a, y luego se raspa el holl√≠n en polvo resultante de esa superficie. Ese holl√≠n en polvo se us√≥ como tinta durante muchos siglos.

Pero en la d√©cada de 1870, como se√Īalaba el emocionante tomo Developments in Rubber Technology, Volume 1, se produjo un gran avance denominado proceso de canalizado. Esencialmente, involucraba quemar gas natural en una serie de conductos de metal en forma de H que eran enfriados por agua, y luego se recolectaban los dep√≥sitos de carbono que dejaban. Este nuevo proceso consegu√≠a part√≠culas m√°s finas y, aparentemente, fue un importante paso para producir neum√°ticos m√°s resistentes para la industria automotriz. As√≠ lo describe Orion Engineered Carbons en uno de sus folletos de propaganda:

Las partículas más finas obtenidas a través de este canalizado hicieron posible aumentar la duración del neumático a varias decenas de miles de kilómetros. Si miramos atrás, la industria automotriz debe gran parte de su rápido crecimiento al descubrimiento y refinamiento de esta técnica

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Pero este sistema no era particularmente eficiente ni respetuoso con el medio ambiente, como puedes ver en la siguiente imagen. Estas eran llamadas las ‚Äúcasas calientes‚ÄĚ que se encargaban del proceso, y su humo se pod√≠a ver a kil√≥metros.

Hoy en d√≠a, el m√©todo principal para obtener negro de carb√≥n se denomina ‚Äúproceso de horneado‚ÄĚ, que consiste en coger algo de petr√≥leo o gas natural e inyectarlo en un horno donde se haya quemado gas natural y el aire se haya precalentado (como en la imagen que hay a continuaci√≥n). Las altas temperaturas de esta reacci√≥n hacen que la materia prima se ‚Äúrompa‚ÄĚ y se convierta en humo, que posteriormente se enfr√≠a con agua, y as√≠ se consiguen filtrar peque√Īas part√≠culas de negro de carb√≥n del gas.

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El polvo fino resultante se transforma en bolitas mediante agua y un agente adhesivo para facilitar su manejo y transporte.

El polvo de negro de carb√≥n es extremadamente fino, y para ver la verdadera forma del material es necesario un microscopio electr√≥nico, que revela part√≠culas diminutas ‚Äďgeneralmente entre 10 nan√≥metros y 500 nan√≥metros‚Äďque se han fusionado en cadenas de formas diversas. De acuerdo con el importante fabricante de negro de carb√≥n Birla Carbon, el tama√Īo de las part√≠culas, as√≠ como el de los ‚Äúconglomerados‚ÄĚ que han sido fusionados y la forma que tienen, afectan a cosas como la resistencia a la abrasi√≥n del caucho, su elasticidad, su negrura, su conductividad o su resistencia a la mala climatolog√≠a.

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Los diferentes grados de negro de carb√≥n tienden a clasificarse seg√ļn su √°rea de superficie, as√≠ como por su efecto en la tasa de endurecimiento del caucho. Aqu√≠ se muestran los diferentes grados que hay.

Cómo la escasez de suministros de la Primera Guerra Mundial podría ser la razón de por qué los neumáticos son negros

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La historia de c√≥mo los neum√°ticos adquirieron su color negro tan caracter√≠stico es compleja y fascinante, pero tambi√©n un poco turbia. Habl√© con Jack Seavitt, miembro del consejo de administraci√≥n y tambi√©n gu√≠a tur√≠stico de la planta de Ford Piquette. Aunque m√°s tarde admiti√≥ que √©l y sus compa√Īeros ten√≠an historias diferentes sobre c√≥mo hab√≠a acabado as√≠, su opini√≥n era que los neum√°ticos pod√≠an haber acabado siendo negros como resultado de la escasez de municiones durante la Primera Guerra Mundial.

En particular, dijo que a principios de 1900, los fabricantes de neum√°ticos descubrieron que pod√≠an a√Īadir √≥xido de magnesio al caucho para aumentar su resistencia. ‚ÄúPero el √≥xido de magnesio era necesario en las f√°bricas de municiones durante la Primera Guerra Mundial‚ÄĚ, me dijo, diciendo que se usaba como propulsor, y que tambi√©n andaban cortos de bronce para los proyectiles de artiller√≠a. ‚ÄúAs√≠ que le dijeron a la industria automotriz: ya no se puede usar lat√≥n ni √≥xido de magnesio en los neum√°ticos‚ÄĚ.

‚ÄúAs√≠ que les dijeron que buscaran otra cosa, y eso fue el negro de carb√≥n‚ÄĚ.

Inseguro sobre su teoría, Seavitt me dijo que él y su equipo harían más investigaciones sobre el tema y, aunque todavía no he recibido respuesta, la historia de Seavitt me llevó a investigar un poco más sobre la influencia de la Primera Guerra Mundial en el negro de los neumáticos. Y lo que encontré es que parece tener parte de razón.

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Foto: Binney & Smith via magazine-advertisements.com

Despu√©s de navegar un rato por internet acab√© inform√°ndome sobre Crayola, la marca de pinturas y subrayadores. Crayola era una marca de la compa√Ī√≠a Binney & Smith, llamada as√≠ por Edwin Binney y C. Harold Smith. Estos dos eran el hijo y el sobrino, respectivamente, de Joseph Binney, fundador de Peekskill Chemical Works, con sede en Nueva York, que vend√≠a carb√≥n vegetal y el holl√≠n que mencionamos antes que se obten√≠a recolectando los posos del aceite quemado y que se usaba para hacer pigmentos y tintas.

Imagen: Binney & Smith via Printing Art, Volume 17

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Despu√©s de que Joseph se retirase y Edwin y C. Harold comenzaran en Binney & Smith, la compa√Ī√≠a se hizo conocida por la pintura de √≥xido rojo, que se usaba para decorar graneros en todo Estados Unidos, y despu√©s del cambio de siglo, Binney & Smith introdujo algunas innovaciones como la tiza sin polvo para las aulas y ceras baratas con la marca ‚ÄúCrayola‚ÄĚ. M√°s importante a√ļn, en este momento, Binney & Smith se hab√≠a convertido en el l√≠der mundial de la producci√≥n de negro de carb√≥n a base de gas natural, vendi√©ndolo como tinta bajo la marca ‚ÄúPeerless‚ÄĚ, que gan√≥ un premio de oro en la Expo de Par√≠s de 1900.

Binney y Smith incluso lograron mejoras en los procesos de fabricaci√≥n del negro de carb√≥n a trav√©s de patentes como √©sta de 1890 Edwin Binney: ‚Äúapparatus for the manufacture of carbon-black.‚ÄĚ. Estas mejoras en el proceso de producci√≥n, junto con todo el gas natural descubierto durante la fiebre del petr√≥leo de Pensilvania, fueron determinantes en la revoluci√≥n de la industria del neum√°tico.

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Seg√ļn un art√≠culo escrito en 1992 de la American Society for Testing and Materials por un gerente de garant√≠a de calidad de Michelin, Thomas Hancock ‚Äďfundador de la industria brit√°nica del caucho‚Äď y Charles Goodyear ‚Äďdescubridor del proceso de vulcanizaci√≥n‚Äď ya ten√≠an patentes en la d√©cada de 1830 para tratar de a√Īadir negro de carb√≥n al caucho para cambiar su color, pero no ocurri√≥ hasta mucho m√°s tarde.

El autor, Jeffery A. Melsom, dice que los beneficios de cómo endurecía el negro de carbón al caucho fueron descubiertos por S.C. Mote, un químico de Silvertown en 1904.

‚ÄúSin embargo, no fue hasta 1912", escribi√≥ Melsom, ‚Äúque este ingrediente secreto fue utilizado en los neum√°ticos por la Diamond Rubber Co. de Akron, Ohio, que adquiri√≥ los derechos de uso del material de la compa√Ī√≠a de Mote‚ÄĚ.

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Aqu√≠ es donde las historias var√≠an. Melsom dice que S.C. Mote de Silvertown descubri√≥ el valor del negro de carb√≥n en los neum√°ticos, y que Diamond Rubber pidi√≥ permiso a Mote para usarlo en sus neum√°ticos. Pero la empresa Birla otorga gran parte del m√©rito de descubrir las propiedades del negro de carb√≥n a B.F. Goodrich, que era propietario de Diamond Rubber Co, y que estaba impresionado por los neum√°ticos ‚ÄúSilvertown‚ÄĚ que hab√≠a importado de Inglaterra. Birla escribi√≥ esto en su p√°gina web:

Pero cuando [B.F. Goodrich] comenz√≥ a experimentar con los neum√°ticos ‚ÄúSilvertown‚ÄĚ para cambiar su color, descubri√≥ que el caucho de la banda de rodadura no solo se hab√≠a vuelto gris, sino que tambi√©n duraba m√°s.

Los fabricantes de Silvertown hab√≠an estado utilizando una peque√Īa cantidad de negro de carb√≥n de Binney & Smith para dar a sus neum√°ticos ese color, y Goodrich descubri√≥ que al aumentar la cantidad de las part√≠culas de goma unidas, los neum√°ticos eran m√°s fuertes. As√≠ que en 1911, presentaron una solicitud a un fabricante que pod√≠a producir un suministro anual de medio mill√≥n de kilos de negro de carb√≥n.

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La encargada de suministrar esa gran cantidad de negro de carb√≥n BFG fue la compa√Ī√≠a de Binney & Smith, que luego desempe√Ī√≥ un papel importante en la creaci√≥n de Columbian Carbon Company, una uni√≥n de peque√Īas empresas de negro de carb√≥n, que fue adquirida en 2011 por Birla, el actual gigante de la industria del negro de carb√≥n.

Foto Michelin

As√≠ que, para resumir, Binney y Smith, la compa√Ī√≠a que fund√≥ el fabricante de pinturas Crayola, se convirti√≥ en un gran productor de negro de carb√≥n para su uso en tintas y pigmentos, un qu√≠mico de una empresa brit√°nica de neum√°ticos puso el material en los neum√°ticos y posiblemente se dio cuenta de que el negro de carb√≥n podr√≠a reemplazar al √≥xido de zinc (que se usaba como agente para reforzar los neum√°ticos a principios de 1900), luego BF oy√≥ hablar de estos neum√°ticos y termin√≥ por popularizar esta tecnolog√≠a gracias a un enorme pedido de negro de carb√≥n para Binney y Smith.

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Entonces, ¬Ņd√≥nde entra en juego la Primera Guerra Mundial? Bueno, Jack Seavitt, de la planta Ford Piquette, sugiri√≥ acertadamente lo de la escasez de municiones, aunque creo que confundi√≥ √≥xido de magnesio con √≥xido de zinc. Puede ser que tuviese parte de raz√≥n porque la revista Fortune habl√≥ de ello en 1988:

El mercado del negro de carbón explotó después de la Primera Guerra Mundial. Hasta entonces, el óxido de zinc se usaba para reforzar el caucho de los neumáticos. Cuando la producción de latón para envolver los proyectiles acabó con todo el zinc disponible, los químicos se encontraron con el negro de carbón, que funcionó incluso mejor.

También me encontré con este párrafo en Reinforced Plastics magazine:

La fecha de este descubrimiento es bastante ominosa, ya que ocurri√≥ la v√≠spera del inicio de la Primera Guerra Mundial. El √≥xido de zinc se hab√≠a utilizado como agente para reforzar los neum√°ticos; sin embargo, el zinc es un componente del lat√≥n y era necesario para las balas, las municiones y las armas. Esto allan√≥ el camino para lo que ocurri√≥ a continuaci√≥n, que el negro de carb√≥n pasara de una peque√Īa empresa de pigmentos negros a una gran empresa qu√≠mica industrial. El volumen de negro de carb√≥n suministrado al mercado se multiplic√≥ entre 1915 y 1924 como resultado de esta nueva innovaci√≥n...

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El portavoz de Michelin me dijo que los primeros neum√°ticos negros de la compa√Ī√≠a, lanzados en 1917, se llamaban ‚ÄúCubiertas universales de la banda de rodadura‚ÄĚ y se anunciaban como neum√°ticos fabricados para ‚Äútodas las carreteras y todos los climas‚ÄĚ.

Por tanto, no está totalmente claro cuánto tuvo que ver el factor de la Primera Guerra Mundial para que los neumáticos se volvieran negros, ya que parece que sabían de la resistencia del negro de carbón mucho antes, gracias en parte a Binney & Smith y a la fiebre del petróleo en Pennsylvania.

Parece una suma de muchas cosas. Al mismo tiempo, los automóviles se estaban extendiendo gracias a la producción en masa, y los neumáticos se estaban volviendo lo suficientemente fuertes para hacer que valiera la pena el refuerzo de utilizar negro de carbón, mientras restringían el uso de otros químicos durante la guerra.

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Pero bueno, el hecho es que a partir de la Primera Guerra Mundial, el negro de carb√≥n sustituy√≥ al √≥xido de zinc y los neum√°ticos se volvieron negros. Pero lo que es m√°s importante, se volvieron m√°s duraderos y a√ļn conservan ese color hasta el d√≠a de hoy.