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Schwefelvulkanisation von Kautschuk - Prinzip

Vulkanisation von Kautschuk

Nach DIN 53 501 bezeichnet man unvernetzte, aber vernetzbare Polymere mit gummielastischen Eigenschaften bei Raumtemperatur als Kautschuke. Diese elastischen, meist linearen Makromoleküle können durch dreidimensionale Vernetzung in Elastomere übergeführt werden. Die Primärpolymere enthalten meist in der Kette funktionelle Gruppen wie z.B. Doppelbindungen, über die die einzelnen Polymerketten verknüpft werden können. Den Verknüpfungsvorgang nennt man Vulkanisation.

Der Begriff Vulkanisation wurde von Thomas Hancock geprägt, den Prozess selbst entdeckte 1839 Charles Goodyear durch einen Zufall: Ein Stück Naturkautschuk (Poly-(1,4-cis-isopren)), das mit Schwefel vermengt auf einer heißen Ofenplatte vergessen worden war, hatte sich über Nacht in elastischen und nicht mehr klebrigen Gummi verwandelt. Da Schwefel und Hitze mit dem antiken römischen Gott Vulkan assoziiert sind, entstand die Bezeichnung Vulkanisation für diesen Prozess.

Die Vulkanisation mit Schwefel funktioniert nur bei Polymerketten, die Doppelbindungen enthalten. Für Kautschuke, die keine Doppelbindungen enthalten, werden fast ausschließlich Peroxide, die auch die Vulkanisation von gesättigten Verbindungen ermöglichen, verwendet. In diesem Fall findet sie über radikalische Prozesse statt.

Metalloxide wie MgO und ZnO werden bei Polymeren eingesetzt, die reaktive Gruppen wie Halogene oder Carboxy-Funktionen enthalten. Butadien-Styrol- (SBR), Butadien-Acrylnitril- (NBR) und andere Copolymere können auch rein thermisch vulkanisiert werden (physikalische Vernetzung). Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz energiereicher Strahlung, bei dem die Vulkanisation auch über Radikale verläuft.

Kautschuke werden fast ausschließlich in vulkanisierter Form verwendet. Ausnahmen sind Gummiklebstoffe und Isolierband.

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