การทำให้ยางวัลคาไนซ์ด้วยกำมะถัน — การค้นพบโดยบังเอิญที่ทำให้ยางรถยนต์ออกสู่ท้องถนน

ทำงานในพื้นที่ที่มีการระบายอากาศดีหรือในตู้ดูดควัน สวมแว่นตานิรภัยกันสารเคมีกระเด็น ถุงมือไนไตรล์ และเสื้อคลุมปฏิบัติการ ไอของน้ำมันสนเทอร์เพนไทน์ติดไฟได้และอาจทำให้เวียนศีรษะเมื่อมีความเข้มข้นสูง ขั้นตอนการให้ความร้อนในภายหลังจะก่อให้เกิดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในปริมาณเล็กน้อย ซึ่งเป็นแก๊สที่ทำให้สำลักชนิดเดียวกับที่เกิดขึ้นในการผลิตกรดซัลฟิวริก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีเปลวไฟเปิดในพื้นที่ปฏิบัติงาน ใช้เตาอบไฟฟ้าหรือเตาให้ความร้อนแบบแผ่นสำหรับขั้นตอนการวัลคาไนซ์ ห้ามใช้เปลวไฟเปิดใกล้น้ำมันสนเทอร์เพนไทน์หรือยาง

ตัดแผ่นยางธรรมชาติ 20 กรัม เป็นชิ้นเล็กๆ ขนาดประมาณ 5 มม. x 5 มม. โดยใช้กรรไกรขนาดใหญ่ ยิ่งชิ้นเล็กเท่าไร ก็ยิ่งละลายในทินเนอร์ (น้ำมันสน) ได้เร็วขึ้นเท่านั้น ยางธรรมชาติ (cis-1,4-polyisoprene) เป็นพอลิเมอร์สายยาว โมเลกุลแต่ละโมเลกุลประกอบด้วยหน่วยไอโซพรีน (C₅H₈) หลายพันหน่วยที่เชื่อมต่อกันเป็นลูกโซ่ สายโซ่เหล่านี้ไม่มีการเชื่อมขวาง (cross-link) ซึ่งเป็นเหตุผลที่ยางสามารถละลายได้: โมเลกุลของตัวทำละลายจะแทรกเข้าระหว่างสายโซ่และแยกสายโซ่เหล่านั้นออกจากกัน

วางชิ้นยางลงในโหลแก้วและเติมน้ำมันสน 100 มล. (น้ำมันสนชนิดกลั่น) ปิดฝาโหลให้แน่นแล้วทิ้งไว้ 12–24 ชั่วโมง โดยเขย่าเป็นครั้งคราว ยางจะค่อย ๆ พองตัวแล้วละลายกลายเป็นสารละลายข้นหนืด ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือกาวยาง น้ำมันสนเป็นตัวทำละลายประเภทเทอร์พีน ซึ่งซึมเข้าไประหว่างสายโพลีไอโซพรีนและแยกสายเหล่านั้นออกจากกัน กู๊ดเยียร์เองเคยใช้น้ำมันสนและนาฟทาในการทำงานกับยางก่อนที่เขาจะค้นพบกระบวนการวัลคาไนเซชัน

ชั่งกำมะถันดอกไม้ (กำมะถันธาตุที่บดละเอียด, S₈) จำนวน 2 กรัม ซึ่งคิดเป็นประมาณ 10% ของกำมะถันโดยน้ำหนักเทียบกับยาง เป็นระดับการวัลคาไนซ์ปานกลางที่ให้ยางที่แข็งแต่ยืดหยุ่น หากใช้กำมะถันน้อยกว่า (1–3%) จะได้ยางที่นุ่มและยืดหยุ่นมากกว่า หากใช้กำมะถันมากกว่า (25–30%) จะได้เอบอนไนต์ ซึ่งเป็นวัสดุแข็งและแข็งเกร็ง และเป็นพลาสติกเทอร์โมเซตเชิงพาณิชย์ชนิดแรก บดกำมะถันเพื่อให้กระจายตัวสม่ำเสมอ

เติมผงกำมะถันลงในยางที่ละลายแล้วและกวนให้ทั่วเป็นเวลา 5 นาที กำมะถันควรกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งสารละลายที่มีความหนืด ซึ่งมองเห็นเป็นอนุภาคสีเหลืองละเอียดแขวนลอยอยู่ในกาวยางสีอำพัน หากสารละลายข้นเกินไป ให้เติมทินเนอร์สนเล็กน้อยเพื่อช่วยให้ผสมได้ดีขึ้น การกระจายตัวอย่างใกล้ชิดนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะในระหว่างการวัลคาไนซ์ กำมะถันต้องอยู่ใกล้กับสายโพลิเมอร์เพื่อสร้างพันธะเชื่อมขวาง ในกระบวนการอุตสาหกรรม กำมะถันจะถูกผสมเข้ากับยางแข็งบนเครื่องรีดสองลูกที่ให้ความร้อน

เทสารละลายยางกับกำมะถันลงในแม่พิมพ์โลหะหรือแก้วที่มีขอบตื้น — ถาดอบขนาดเล็กหรือจานเพาะเชื้อแบบเปตรีก็ใช้ได้ดี ทาให้กระจายเท่ากันจนมีความหนา 3–5 มม. ยิ่งชั้นบางเท่าใด น้ำมันสนก็จะระเหยเร็วขึ้นและการวัลคาไนซ์จะสม่ำเสมอมากขึ้นเท่านั้น หากต้องการผลิตภัณฑ์ที่หนาขึ้น สามารถซ้อนชิ้นงานที่หล่อบางหลายชั้นเข้าด้วยกันในภายหลังได้

วางแม่พิมพ์ไว้ในบริเวณที่มีการระบายอากาศดีเป็นเวลา 12–24 ชั่วโมง เพื่อให้น้ำมันสนระเหยออกไปจนหมด เมื่อตัวทำละลายระเหยออกไป ยางจะแข็งตัวกลายเป็นแผ่นฟิล์มที่ยืดหยุ่นและมีความเหนียว โดยมีอนุภาคกำมะถันกระจายตัวอยู่ทั่วทั้งแผ่น ฟิล์มอาจดูเป็นสีเหลืองอ่อนเล็กน้อยเนื่องจากกำมะถันที่กระจายตัวอยู่ ห้ามให้ความร้อนเพื่อเร่งการแห้ง เพราะไอของน้ำมันสนและความร้อนเป็นอันตรายต่อการเกิดเพลิงไหม้ ต้องกำจัดน้ำมันสนออกให้หมดก่อนการวัลคาไนซ์ เนื่องจากตัวทำละลายที่ตกค้างอยู่ในยางจะก่อให้เกิดฟองอากาศและทำให้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายอ่อนแอลง

วางแผนยาง-กำมะถันที่แห้งแล้ว (ยังอยู่ในแม่พิมพ์) ลงในเตาอบไฟฟ้าที่อุ่นล่วงหน้าไว้ที่ 140–160 °C นี่คือขั้นตอนสำคัญ — การค้นพบโดยบังเอิญของ Goodyear ที่อุณหภูมินี้ วงแหวน S₈ ของกำมะถันจะเปิดออก และอะตอมของกำมะถันจะเข้าทำปฏิกิริยากับพันธะคู่ในสายโซ่โพลีไอโซพรีน ก่อให้เกิดสะพานกำมะถันแบบโคเวเลนต์ (-C-Sₓ-C-) ระหว่างสายโซ่ที่อยู่ติดกัน การเชื่อมขวางแต่ละจุดจะยึดสายโซ่พอลิเมอร์สองสายเข้าด้วยกันอย่างถาวร ก่อให้เกิดโครงข่ายสามมิติที่ไม่สามารถหลอมละลายหรือละลายได้อีกต่อไป ให้ความร้อนเป็นเวลา 45–60 นาที กลิ่นซัลเฟอร์ไดออกไซด์จางๆ บ่งบอกว่าปฏิกิริยากำลังดำเนินไป

นำแม่พิมพ์ออกจากเตาอบและปล่อยให้เย็นถึงอุณหภูมิห้อง ยางควรลอกออกจากแม่พิมพ์ได้อย่างสะอาด สีของยางเข้มขึ้นจากสีอำพันเดิมเป็นสีน้ำตาลหรือสีน้ำตาลเข้ม เนื่องจากพันธะข้ามซัลเฟอร์ทำให้สเปกตรัมการดูดกลืนแสงเปลี่ยนไป พื้นผิวควรรู้สึกแข็งและแห้ง ไม่เหนียว การหมดไปของความเหนียวที่ผิวเป็นเครื่องหมายบ่งบอกถึงการวัลคาไนซ์ที่สำเร็จ หากพื้นผิวยังคงเหนียวอยู่ แสดงว่าการวัลคาไนซ์ไม่สมบูรณ์ ให้นำกลับเข้าเตาอบอีก 30 นาที

ดึงยางวัลคาไนซ์ให้ยืด — มันควรยืดออกได้มากและดีดกลับสู่รูปร่างเดิมเมื่อปล่อยออก การคืนตัวแบบยืดหยุ่นนี้เป็นคุณสมบัติสำคัญของยางวัลคาไนซ์ และเป็นเหตุผลที่การค้นพบของกู๊ดเยียร์เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรม เปรียบเทียบกับยางธรรมชาติที่ยังไม่ผ่านการวัลคาไนซ์: ชิ้นที่ยังไม่ผ่านการวัลคาไนซ์จะยังคงผิดรูปหลังการยืด (การคงรูปถาวร) ส่วนชิ้นที่ผ่านการวัลคาไนซ์จะคืนรูป ทดสอบความทนความร้อน: ถือชิ้นยางไว้ใกล้ (ไม่ให้สัมผัส) พื้นผิวที่อุ่น — ยางวัลคาไนซ์จะยังคงแข็งแรง ในขณะที่ยางที่ยังไม่ผ่านการวัลคาไนซ์จะอ่อนนุ่มและเหนียวเหนอะ ทดสอบความทนตัวทำละลาย: วางชิ้นยางขนาดเล็กลงในน้ำมันสน — ยางวัลคาไนซ์จะพองตัวเล็กน้อยแต่ไม่ละลาย เพราะพันธะขวาง (cross-links) ป้องกันไม่ให้สายโซ่แยกออกจากกัน

ยางวัลคาไนซ์ตอนนี้เป็นวัสดุที่เสถียรและทนทาน ซึ่งจะคงคุณสมบัติไว้ได้หลายปี เก็บให้ห่างจากแสงแดดโดยตรงและแหล่งโอโซน (มอเตอร์ไฟฟ้าผลิตโอโซน ซึ่งทำให้ยางเสื่อมสภาพ) สิทธิบัตรของ Goodyear ในปี ค.ศ. 1844 สำหรับกระบวนการง่ายๆ นี้ ได้แก่ การผสมยางกับกำมะถันและให้ความร้อน ได้จุดประกายอุตสาหกรรมยางสมัยใหม่ และทำให้เกิดยางรถยนต์ ท่อยาง ปะเก็น ซีล พื้นรองเท้า และผลิตภัณฑ์อื่นอีกนับพันชนิด อุตสาหกรรมยางโลกในปัจจุบันบริโภคยางมากกว่า 30 ล้านตันต่อปี และยางทุกชิ้นในยางรถยนต์ ซีล และสายพานทุกเส้น ได้ผ่านการวัลคาไนซ์ด้วยปฏิกิริยาพื้นฐานเดียวกันกับที่ Goodyear ค้นพบบนเตาครัวของเขา