Kautschuk – Naturkautschuk und Synthesekautschuk

Was ist Kautschuk?

Kautschuk ist ein hochelastischer Polymerwerkstoff und dient als Ausgangsmaterial für Gummi. Die Elastizität beruht auf langen, flexiblen Polymerketten, die sich unter Belastung strecken und nach Entlastung wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Grundsätzlich unterscheidet man:

• Naturkautschuk (NR) – biologischen Ursprungs aus dem Latex des Kautschukbaums
• Synthesekautschuk – künstlich hergestellte Kautschuke aus petrochemischen Monomeren

Kautschuke werden durch Vulkanisation zu Gummi vernetzt und so in ihrer Form und ihren mechanischen Eigenschaften stabilisiert.

Naturkautschuk (NR)

Naturkautschuk besteht chemisch überwiegend aus cis-1,4-Polyisopren mit sehr hoher Molmasse (ca. 2 Mio. g/mol). Er wird aus dem Latex des Kautschukbaums Hevea brasiliensis gewonnen, der vor allem in Südostasien (Thailand, Indonesien, Malaysia) angebaut wird.

Gewinnung

1. Anritzen der Rinde – der Baum wird in typischen Rillen angeritzt.
2. Auffangen des Latex – der milchige Saft läuft in Sammelgefäße.
3. Koagulation – durch Säurezugabe oder Stehenlassen gerinnt der Latex.
4. Waschen, Walzen, Trocknen – es entstehen Platten oder Ballen Rohkautschuk.

Eigenschaften von Naturkautschuk

• Sehr hohe Elastizität und Rückstellfähigkeit
• Ausgezeichnete Zugfestigkeit und Weiterreißwiderstand
• Gute Dynamik (ermüdungsarm bei wechselnder Belastung)
• Gute Kälteflexibilität

Eine besondere Eigenschaft ist die dehnungsinduzierte Kristallisation: Unter Zugbelastung richten sich die Polymerketten aus und bilden kristalline Bereiche. Dadurch steigen Zugfestigkeit und Reißwiderstand deutlich – ein Effekt, den synthetische Kautschuke in dieser Ausprägung meist nicht erreichen.

Nachteile von Naturkautschuk sind u. a. eine begrenzte Alterungs- und Ozonbeständigkeit sowie die Abhängigkeit von klimatischen und politischen Bedingungen der Anbauregionen.

Historische Entwicklung

• 1600 v. Chr. – Älteste bekannte Kautschukobjekte in Mesoamerika
• 1495 – Kolumbus beobachtet auf Haiti Indios beim Spiel mit elastischen Bällen
• 1736 – Charles-Marie de La Condamine bringt Kautschuk wissenschaftlich nach Europa
• 1839 – Charles Goodyear entdeckt die Vulkanisation (Erhitzen von Kautschuk mit Schwefel)
• 1927 – Walter Bock und Eduard Tschunkur entwickeln bei IG Farben den ersten Synthesekautschuk (SBR, Buna-S)
• 1930 – Entwicklung von NBR (Buna-N) bei IG Farben

Die Entdeckung der Vulkanisation machte Kautschuk erstmals technisch breit nutzbar, da das Material dadurch formstabil, temperaturbeständiger und alterungsbeständiger wird.

Synthesekautschuk

Synthesekautschuke wurden entwickelt, um Lieferabhängigkeiten von Naturkautschuk zu reduzieren und Eigenschaften gezielt einstellen zu können (z. B. Ölbeständigkeit, Ozonbeständigkeit, Temperaturbereich).

Wichtige Typen sind:

• SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk)
• Wichtigster Synthesekautschuk nach Menge
• Ca. 2/3 der Weltproduktion gehen in die Reifenherstellung
• Gute Abriebfestigkeit, gutes Preis-Leistungs-Verhältnis
• NBR (Nitrilkautschuk)
• Beständig gegen Öle, Fette und Kraftstoffe
• Standardwerkstoff für Hydraulikdichtungen, O-Ringe, Schläuche im Ölbereich
• EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk)
• Sehr gute Witterungs-, Ozon- und Alterungsbeständigkeit
• Seit den 1960er Jahren verfügbar
• Einsatz in Dachdichtbahnen, Fassadenprofilen, Automobil-Dichtungen
• BR (Polybutadien-Kautschuk)