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Kautschuk

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Naturkautschukplantage in Malaysia
Naturkautschukgewinnung
Fluorkautschuk: Fluorpolymer von Daikin, 10 kg
Perbunan-Synthesekautschuk
Herstellung von Synthesekautschuk nach dem Ameripol-Prozess, 1941
Charles Goodyear (Gravur)
Fritz Hofmann
Hermann Staudinger, 1935

Kautschuk ist ein Sammelbegriff für natürliche und synthetische Stoffe. Bei Raumtemperatur besitzen diese Stoffe gummielastische Eigenschaften.

Wortherkunft

Das deutsche Wort Kautschuk ist ein Lehnwort aus dem französischen caoutchouc und geht auf eine indigene Sprache Perus zurück.[1] Im Tupi bzw. Quechua steht der Ausdruck caa ochu, gebildet aus den Wörtern caa‘ Baum’, ‘Holz’ und ochu ‘Träne’, ‘Blut’, für das „weinende“, „blutende Holz“ oder „Tränen des Baumes“.[2][3]

Geschichte

Der älteste aus Kautschuk hergestellte Gegenstand stammt aus der Zeit von ca. 1600 v. Chr. Am bekanntesten ist das mesoamerikanische Ballspiel mit einem Vollgummi-Ball. Wegen seiner wasserabweisenden Eigenschaften wurde auch Stoff mit Kautschuk beschichtet.[4] Bereits Anfang des 19. Jahrhunderts wurde Kautschuk durch die Nordamerikaner importiert, um daraus Stiefel und Mäntel herzustellen. Jedoch schmolzen diese ersten Produkte in der Sommerhitze, und bei Kälte wurden sie brüchig. Erst ab den Vierzigerjahren des 19. Jahrhunderts, nachdem der US-Amerikaner Charles Goodyear (1800–1860) die Vulkanisation entwickelt hatte, konnte sich das neue Material durchsetzen.[5]

Gewinnung

Kautschuk wurde ursprünglich aus dem Milchsaft von Pflanzen gewonnen. Heute ist es auch möglich, ihn synthetisch herzustellen und seine Eigenschaften zu optimieren. Somit ist Kautschuk sowohl eine Bezeichnung für natürliche als auch synthetische Stoffe. Heute werden alle hochpolymeren Stoffe als „Kautschuk“ bezeichnet, die bei Raumtemperatur amorph sind, eine niedrige Glastemperatur haben und bei Temperaturerhöhung über eine zunehmende Plastizität verfügen. Naturkautschuk stellt heutzutage weniger als die Hälfte des produzierten Kautschuks dar. Der überwiegende Teil (60 Prozent) des weltweiten Kautschukangebots wird synthetisch hergestellt.[4]

Gewinnung von Naturkautschuk

Kautschuk ist in den Latices (Milchsaft) einiger hundert Pflanzenarten enthalten. Diese Emulsion aus Kautschuk und Wasser wird durch das enthaltene Eiweiß stabilisiert.[6] Für die Kautschukgewinnung lässt man diesen natürlichen Latex in flachen Behältern gerinnen. Die Kautschukteilchen setzen sich dabei vom Wasser ab und können dann abgehoben werden. Dieser Vorgang wird oft durch das Zusetzen von Essig- oder Ameisensäure beschleunigt. Pro Tag können so ungefähr 20 bis 30 Gramm Latex gewonnen werden. Ein Drittel davon ist Kautschuk, der übrige Teil ist vor allem Wasser. Der überwiegende Anteil des Naturkautschuks wird in Plantagen gewonnen.[4] Wird ein Kautschukbaum sorgfältig behandelt, liefert er Latex, bis er 40 Jahre alt ist. Mit dem Alter lässt jedoch die Produktion des Saftes nach.[7] Ein Kautschukbaum liefert während seiner Lebenszeit ungefähr 150 Liter Latex [8]

Gewinnung von synthetischem Kautschuk

Die ersten Versuche der synthetischen Kautschukherstellung gehen bis in das Jahr 1909 zurück. Seinerzeit erhielt der deutsche Chemiker Fritz Hofmann (1866–1956) das erste Patent für die synthetische Gewinnung. Dieses zunächst sehr teure Verfahren gewann an Bedeutung, als im Ersten Weltkrieg das Deutsche Kaiserreich keine Einfuhren von Naturkautschuk mehr erhielt.[9] Der deutsche Chemiker Hermann Staudinger (1881–1965) brachte die weitere Erforschung von synthetischem Kautschuk 1922 durch seine Erkenntnisse bezüglich der Polymerisation der chemischen Zusammensetzung des Naturkautschuk entscheidend weiter.[6] Mitte der 1920er Jahre entwickelte die I.G. Farbenindustrie einen neuen Kunststoff mit dem Namen Buna. 1936 wurden die ersten aus diesem Rohstoff gefertigten Autoreifen auf der Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) vorgestellt. Zunächst bedienten sich die Hersteller insbesondere Kohle und Kalk als Rohstoffe für synthetisches Gummi. Ab den 1960er Jahren wurde vor allem Erdöl als Basis verwendet.[9]

Plantagen

Die meisten Kautschukbäume kamen natürlich in Brasilien vor, bis diese auch in andere Länder exportiert wurden. Die exportierten Bäume litten damals häufig unter Pilzbefall, welcher in den neuen Regionen teilweise unbekannt war. Erst im 20. Jahrhundert gelangte der Kautschuk auch nach Asien. Ein weiteres bedeutsames Gebiet für die Kautschukgewinnung lag am Kongo. Die afrikanischen Völker, bspw. in Gabun, wurden in dieser Zeit von den damaligen Kolonialisten zum Abbau gezwungen. Später im 20. Jahrhundert wurden auch erste Plantagen in anderen südamerikanischen Ländern angelegt, beispielsweise in Kolumbien oder Panama, welche u. a. von dem Unternehmen Timberfarm verwaltet werden.

Physikalische Eigenschaften

Unvulkanisierter Kautschuk ist viskoelastisch. Nach der Vulkanisation zeigt Kautschuk (bzw. nun Gummi) durch die Vernetzung der Polymerketten zwei wichtige Elastizitätsbereiche. Bei tiefen Temperaturen ist er nun elastisch, bei hohen Temperaturen dagegen ist er nach wie vor viskoelastisch. Unterhalb ihrer Glasübergangstemperatur werden sowohl Kautschuk als auch Gummi hart und spröde. Naturkautschuk ist im Vergleich zu den gängigen synthetischen Varianten wesentlich strapazierfähiger und wird daher beispielsweise für stark belastete Reifenanwendungen im Baugewerbe eingesetzt. Bei herkömmlichen Autoreifen werden Synthese- und Naturkautschuk gemischt.[4]

Handel mit Kautschuk

Naturkautschuk kann in flüssiger Form oder fest als Ballen oder Pulver gehandelt werden.[10] Die flüssige Form hat den Vorteil, dass sie später leicht mischbar ist. Hierfür wird der Baumsaft wird vor Ort eingedickt und mit Ammoniak stabilisiert.[11]

Die größten Kautschuk-Produzenten

Die Staaten mit den größten Produktionsstätten von Naturkautschuk sind:

  1. Thailand
  2. Indonesien
  3. Malaysia
  4. Indien
  5. Volksrepublik China

Die größten Kautschuk-Importeure

Insbesondere Staaten mit einem hohen Bruttosozialprodukt (BSP), wie Japan, Deutschland, die Vereinigten Staaten und Frankreich importieren besonders viel Kautschuk.

Literatur

  • 1940: Kampf um Kautschuk, Wolfgang Jünger, 214 Seiten, Goldmann Leipzig, ASIN B002GDAVSK
  • 1998: Kautschuk und Gummi: Daten und Fakten zum Umweltschutz, Band 1 bis 2, Werner Baumann und Monika Ismeier, Springer
  • 2010: Handbuch der Kautschuktechnologie, Band 1 bis 3, Werner Hoffmann und Heinz Gupta, Dr. Gupta, ISBN 978-3981032765 (Band 1) ISBN 978-3981032772 (Band 2) ISBN 978-3981032789 (Band 3)
  • 2013: Kautschuktechnologie: Werkstoffe - Verarbeitung - Produkte, Fritz Röthemeyer und Franz Sommer, 1292 Seiten, Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 3. Auflage, ISBN 978-3446437760
  • 2018: Einführung in die Kautschuktechnologie, Georg Abts, 304 Seiten, Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2. neu bearbeitete Auflage, ISBN 978-3446454613

Weblinks

Quellen

  1. Kluge: Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache. 23. Aufl., Berlin 1995, S. 434.
  2. Georg Friederici: Amerikanistisches Wörterbuch. De Gruyter, 1947, S. 640.
  3. M. J. Loadman: Analysis of Rubber and Rubber-like Polymers. Fourth Edition, Springer, 1998, ISBN 94-010-5905-5, S. 7.
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 Naturkautschuk – Chemie-Schule
  5. Kautschuk - Die Gier nach Gummi | National Geographic
  6. 6,0 6,1 Kautschuk in Chemie | Schülerlexikon | Lernhelfer
  7. Werkstoffe: Gummi - Werkstoffe - Technik - Planet Wissen
  8. Kautschuk - Definition - hessnatur Textillexikon
  9. 9,0 9,1 Werkstoffe: Geschichte des Gummis - Werkstoffe - Technik - Planet Wissen
  10. Transport-Informations-Service (TIS): Naturkautschuk, Fachinformationen der deutschen Transportversicherer, abgerufen am 25. Februar 2010.
  11. https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Kautschuk#cite_note-TIS-1