Faradayin | eLexikon | Chemie - II. Organische Chemie

Titel

Chemische Bestandteile und Eigenschaften.

Verarbeitung.

Verwendung des Kautschuks. Geschichtliches, Produktion.

Kautschuk

(Gummi elasticum, Resina elastica), ein im Pflanzenreich weitverbreiteter Stoff, welcher aus mehreren Pflanzen, die den Familien der Apocyneen, Artokarpeen und Euphorbiaceen [* 3] angehören, gewonnen wird. Diese finden sich in Zentral- und dem größten Teil von Südamerika, [* 4] in fast ganz Afrika, [* 5] Arabien, den beiden Indien, auf dem Indischen Archipel und der nördlichen Hälfte von Australien; [* 6] sie gedeihen nur in Ländern, deren Temperatur sich zwischen 33 und 42° bewegt, und in denen die jährliche Regenmenge durchschnittlich 69'' beträgt.

Aus der Familie der Apocyneen sind die wichtigsten Kautschukpflanzen: Urceola elastica auf Borneo und Sumatra, Vahea gummifera auf Madagaskar, [* 7] Hancornia speciosa in Brasilien, [* 8] mehrere Landolfia-Arten in Afrika und Willughbeia-Arten auf Borneo, in Hinterindien [* 9] etc.;

aus der Familie der Artokarpeen: Ficus elastica in Birma, auf Java, Madagaskar etc. und andre Ficus-Arten, Cecropia peltata in Südamerika, Castilloa elastica in Mexiko [* 10] und Südamerika;

aus der Familie der Euphorbiaceen: Siphonia elastica (Hevea guyanensis) in Südamerika und andre Siphonia-Arten.

Mehrere Arten dieser Kautschukbäume hat man bereits mit Erfolg kultiviert.

Kautschuk (Handelssort

Zur Gewinnung des Kautschuks werden die Stämme der Bäume angeschnitten oder angebohrt; ¶

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den erhaltenen Milchsaft läßt man gerinnen und trocknet den sich abscheidenden Rahm auf tellerartigen oder anders gestalteten Formen über einem Kohlenfeuer (Brasilien). An andern Orten setzt man, um die Abscheidung des Kautschuks aus dem Milchsaft zu befördern, den wässerigen Auszug einer Schlingpflanze zu, worauf der Kautschuk mit den Händen geknetet oder mit Hölzern gerollt, zu einem Kuchen ausgebreitet und getrocknet wird. In Ostindien [* 12] setzt man dem Saft kochendes Wasser oder Alaun [* 13] und Kochsalz zu, und an der Westküste von Afrika läßt man den Milchsaft in Gruben durch die Sonne [* 14] eintrocknen.

Diese verschiedene Behandlungsweise bedingt große Abweichungen in der Beschaffenheit der Handelssorten. Man unterscheidet: Parakautschuk aus Brasilien, a) in Form kugeliger, dickwandiger Flaschen von 15 cm Durchmesser, außen dunkel, innen heller, gewöhnlich rein, bisweilen mit Sand verfälscht; b) in runden Scheiben, aus den aufgeschnittenen Kugeln hergestellt; c) Speckgummi (Gummispeck), in Tafeln von 5-8 cm Dicke, durch Eintrocknen des Saftes in Gruben oder durch Aufschneiden von großen Flaschen hergestellt, außen rauh, fast schwarz, innen weiß, porös, riecht meist unangenehm; d) Negroheads, rundliche Blöcke verschiedener Größe von geringerer Qualität.

Peru, Ecuador, Kolumbi

Ceara-Scraps, schmale, bandförmige, rötlichbraune Streifen, die zu dicken Knäueln gerollt werden, durch Eintrocknen des Saftes an den Stämmen gewonnen, an Güte dem Paragummi gleich. Carthagena, 10 cm dicke Platten, schwarz, zuweilen etwas klebrig, von geschätzter Qualität. Guayaquil, aus Ecuador, [* 15] grauweiß, in geringerer Qualität, häufig porös, mit schwarzer, übelriechender Flüssigkeit in den Poren. Perugummi, kommt selten im Handel vor. Westindien, [* 16] aus Yukatan, in Stücken und Platten, ist im Handel geschätzt.

Guatemala, [* 17] klebrig, teerig, von üblem Geruch, porös, enthält einen angeblich gesundheitsschädlichen Saft. Die geringste amerikanische Sorte, Assam, auf dem Schnitt marmoriert, fleischfarben bis dunkelrot, außen mit dünnem, grauweißem Häutchen, rein, bisweilen aber auch mit Lehm, Sand etc. bis zu 35 Proz. Borneo, aus Borneo, Sumatra etc., weiß, weich, porös, schwammig, meist naß, in den Poren Salzwasser, auch Salzkristalle enthaltend, wird im Alter dunkel, rötlich. Singapur, [* 18] von Singapur, Sumatra, Java, Manila, gleicht dem Assam. Rangun, [* 19] von Chavannesia esculenta (Apocynee) und Willughbeia-Arten, kommt seit 1875 in den Handel. Kautschuk von der Westküste Afrikas, in verschiedenen Formen, riecht unangenehm, ist oft sehr klebrig. Madagaskar ist sehr geschätzt, dem Para ähnlich. Hauptausfuhrbezirke Afrikas: Gabun, Congo, Angola, Benguela, Quillimane an der Mündung des Sambesi in den Kanal [* 20] von Mosambik.

Chemische Bestandteile und Eigenschaften.

Kautschuk ist ein Produkt des Pflanzenorganismus und wird mit andern festen und flüssigen Körpern als Milchsaft abgesondert, in welchem es in kleinen Kügelchen, ähnlich wie die Butter in der Milch, suspendiert ist. Vielleicht enthalten alle Milchsäfte der Pflanzen Kautschuk; dann findet sich aber der Stoff in sehr vielen in höchst geringer Menge, und reichliche Ausbeute geben nur wenige Pflanzen. Beim Stehen an der Luft koaguliert der kautschukhaltige Milchsaft, durch Zusatz von Ammoniak aber kann diese Gerinnung verhindert werden.

Ein Milchsaft aus Südamerika enthielt 31,7 Proz. Kautschuk, 7,13 Wachs und Bitterstoff, 2,9 in Wasser lösliche, in Alkohol unlösliche Substanzen, 1,9 Eiweiß, 56,37 Proz. Wasser, Essigsäure, Salze; in dünnen Schichten der Luft ausgesetzt, trocknete er ein und hinterließ 45 Proz. Kautschuk, welches also alle übrigen Saftbestandteile und auch einen Teil des Wassers einschließt. Das Kautschuk des Handels ist gelb, bräunlich bis braunschwarz;

das dunkle geräucherte Kautschuk ist auf frischer Schnittfläche fettglänzend, das nicht geräucherte ist beinahe matt;

stets ist Kautschuk geschmacklos, von schwachem charakteristischen Geruch, in dicken Stücken undurchsichtig, an den Kanten und in dünnen Schichten durchscheinend, spez. Gew. 0,92-0,96;

bis 0° ist es höchst elastisch, in der Kälte wird es hart, aber nicht brüchig, beim Erwärmen wieder elastisch und weich.

Elektrizität (elektris

Die Elastizität nimmt mit der Temperatur in sehr bedeutendem Maß ab. Das Kautschuk läßt sich nach jeder Richtung gleichmäßig und gleich stark ausziehen; wird es im ausgedehnten Zustand starker Kälte ausgesetzt, so behält es seine künstliche Länge auch beim Erwärmen auf 20°, erhält aber seine volle Elastizität bei 35-40° wieder. Wird ausgedehntes auf 105° erhitzt und dann der Kälte ausgesetzt, so zieht es sich nicht wieder zusammen, verhält sich aber sonst ganz wie normales Kautschuk Frische Schnittflächen haften, wenn sie nicht berührt wurden, beim Zusammendrücken sehr fest aneinander. Kautschuk leitet die Elektrizität [* 21] nicht und wird durch Reiben elektrisch. Es ist in Wasser völlig unlöslich, schwillt darin bedeutend an und wird dabei heller und Lösungsmitteln zugänglicher.

Helle undurchsichtige Kautschuksorten, wie das Speckgummi, verdanken ihre helle Farbe einem Wassergehalt, der durch Trocknen nur sehr langsam entfernt werden kann. Absoluter Alkohol durchdringt das noch schneller als Wasser, besonders beim Erhitzen; in Äther, Benzin, Terpentinöl und einer Mischung von 100 Schwefelkohlenstoff mit 4 absolutem Alkohol quillt es ungemein stark; dabei löst sich ein Teil, wird aber von dem ungelösten hartnäckig zurückgehalten.

Desterro - Destillatio

Die relative Menge beider Teile variiert von 30-70 Proz. In Schwefelkohlenstoff aufgequollenes Kautschuk löst sich in absolutem Alkohol sehr leicht, wenn man auf 100 Schwefelkohlenstoff 6-8 Alkohol nimmt. Schmelzendes Naphthalin löst Kautschuk sehr leicht, schwere Steinkohlenteeröle lösen etwa 5 Proz., die leichtern bis zu 30 Proz. In Fetten, flüchtigen und fetten Ölen quillt es ebenfalls bedeutend und löst sich in vielen, sehr gut und leicht in Kautschuköl. Terpentinöl wird durch mehrmalige Destillation [* 22] für sich oder über Ziegelsteine viel geeigneter, das Kautschuk zu lösen.

Zur Beförderung der Lösung muß das Lösungsmittel und das Kautschuk wasserfrei sein; letzteres wird vorteilhaft vorher mit Sodalösung gekocht, gewaschen und getrocknet. In höherer Temperatur lösen die oben genannten Mittel das Kautschuk vollständig, aber nicht ohne Zersetzung; der Verdunstungsrückstand der Lösung wird selbst in dünner Schicht nur schwierig fest. Manche gemischte Flüssigkeiten lösen das Kautschuk dagegen unverändert und hinterlassen es beim Verdunsten mit allen seinen wertvollen Eigenschaften.

Durch Kautschukhäutchen diffundieren gleiche Volumina der folgenden Gase [* 23] in beistehenden Zeiten: Kohlensäure 1, Wasserstoff 2,4, Sauerstoff 5,3, Sumpfgas 6,3, Luft 11,8, Kohlenoxyd 12,2, Stickstoff 13,6. Kautschuk widersteht Alkalien und verdünnten Säuren, wird von konzentrierter Schwefelsäure [* 24] besonders beim Erwärmen, von salpetriger Säure und Salpetersäure zersetzt;

Chlor nimmt ihm seine Elastizität und macht es hart und brüchig;

in starkem, wässerigem Ammoniak soll Kautschuk quellen und dann eine Emulsion bilden.

Kautschuk (Verarbeitun

Das Kautschuk besteht im wesentlichen aus einem oder mehreren Kohlenwasserstoffen, gemengt mit wenig ätherischem Öl, Wachs, Eiweißsubstanzen, Fett und in Wasser ¶

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und Alkohol löslichen Stoffen. An der Luft und besonders am Licht [* 26] wird Kautschuk oberflächlich hart und brüchig, in sehr dünner Schicht bildet es allmählich eine harzartige Masse. Es schmilzt bei 120°, bleibt nach dem Erkalten weich und klebrig und wird auch in sehr dünner Schicht erst nach langer Zeit wieder fest, über 200° zersetzt es sich und brennt mit leuchtender, rußender Flamme. [* 27] Bei der trocknen Destillation gibt es wässerige Produkte, wenig ätherisches Öl, dann ein Gemenge flüssiger Kohlenwasserstoffe (Kautschuköl, Kautschucin, Faradayin, Heveen).

Verarbeitung.

Die Verarbeitung des Kautschuks gründet sich auf seine Eigenschaft, durch Kneten im erwärmten Zustand zu erweichen und eine sehr plastische, kaum elastische Masse zu bilden, welche die ihr gegebene Form beibehält. Man zerkleinert das auf Schneideladen oder durch eine schnell rotierende, mit Zähnen besetzte Trommel, reinigt die Schnitzel mit alkalischen Laugen, reinigt sie weiter durch Bearbeiten zwischen Walzen unter Zufluß von Wasser und verwandelt sie dann auf einer Knetmaschine mit erwärmten geriefelten Walzen in eine kompakte Masse, aus welcher unter einem einige Tage anhaltenden, sehr starken Druck und bei 50° homogene Blöcke gebildet werden.

Scheren

Diese Blöcke zerschneidet eine rotierende Messerscheibe unter Zufluß von Wasser in Blätter (Patentblätter), welche die Basis für die ganze übrige Fabrikation abgeben. Man stellt solche Platten auch durch Walzen her, indem man das gereinigte auf 40-50° erhitzt und zwischen Walzen, die durch eingeleiteten Wasserdampf auf 80-100° erhitzt werden und nach und nach enger und enger gestellt werden, wiederholt hindurchgehen läßt. Wenn diese Platten die Walzen verlassen, kleben sie sehr stark, und man bestreut sie daher vor dem Aufrollen mit Talk oder zieht sie durch kaltes Wasser. Mit naßgehaltenen Scheren [* 28] und Messern kann man aus den Platten beliebige Stücke schneiden, die durch Vereinigung der frischen Ränder zu allerlei Gebrauchsgegenständen geformt werden. Sehr dünne Platten erhält man auch durch wiederholtes Aufstreichen eines Breies aus Kautschuk und Naphtha auf ein Gewebe, [* 29] welches mit einer Mischung aus Melasse und Gelatine überzogen ist.

Die Verwendbarkeit des Kautschuks wird wesentlich dadurch beeinträchtigt, daß er bei 0° ganz hart, bei 30-50° aber schon sehr weich ist, sowie durch die verhältnismäßig geringe Widerstandsfähigkeit gegen manche chemische Agenzien. Durch eine eigentümliche Verbindung des Kautschuks mit Schwefel werden aber diese Übelstände zum großen Teil beseitigt, und dies sogen. vulkanisierte Kautschuk hat deshalb für die Technik eine viel größere Wichtigkeit erlangt, als sie das nicht vulkanisierte jemals besaß.

Taucht man Kautschuk bei 115-120° 2-3 Stunden in geschmolzenen Schwefel, so nimmt es 10-15 Proz. Schwefel auf. Ebenso kann man es durch Einkneten von Schwefelblumen oder mit Hilfe einer Lösung von Schwefel in Schwefelkohlenstoff mit Schwefel imprägnieren, ohne daß es seine Eigenschaften wesentlich ändert. Erhitzt man aber dieses schwefelhaltige auf 132-140°, so wird es in wenigen Minuten umgewandelt und bildet nun das vulkanisierte Kautschuk, welches sich bei -20° wie bei einer 100° übersteigenden Temperatur gleich elastisch zeigt und den Lösungsmitteln und chemischen Agenzien in hohem Grade widersteht.

Zur Darstellung desselben werden die, wie oben angegeben, gereinigten Schnitzel durch Walzen vereinigt und die zusammenhängenden Blätter alsbald mit gewaschenen Schwefelblumen bestreut, zusammengerollt und wieder unter Zusatz von Schwefel zwischen geheizten Walzen ausgewalzt, bis 12-24 Proz. Schwefel gleichmäßig mit dem Kautschuk gemischt sind. Vermischt man Kautschuklösungen mit Schwefel, oder wendet man von vornherein ein mit Schwefel gesättigtes Lösungsmittel an, so hinterbleibt beim Verdampfen des Lösungsmittels eine Masse, die sich ganz wie das mit Schwefel imprägnierte Kautschuk verhält.

Schweriner See - Schwe

Aus der letztern werden alle Artikel, wie aus gewöhnlichem Kautschuk, dargestellt, da sie sich noch genau wie dieses verhält, namentlich auch sich in beliebige Formen drücken und an frischen Rändern miteinander vereinigen läßt. Die geformten Sachen werden einer Temperatur von etwa 120-130° ausgesetzt (gebrannt), welche hinreichend lange einwirken muß, um die Stücke vollständig zu durchdringen. Die richtige Wahl der Temperatur und der Zeitdauer bilden den Schwerpunkt [* 30] der ganzen Fabrikation.

Früher erhitzte man die Gegenstände in gemauerten Kammern, die vom Fußboden aus geheizt wurden; jetzt werden meist eiserne Kessel angewandt, in welche man gespannten Dampf [* 31] leitet. Da die Gegenstände hierbei bedeutend erweichen, muß man sie über Formen brennen und, um das Ankleben zu vermeiden, mit Talkpulver bestreuen; dicke Platten werden, damit sie sich nicht verziehen, zwischen Eisenplatten gelegt, dünne mit einer Kattunzwischenlage auf eine Trommel gewunden etc. An Stelle des Schwefels hat man auch schwefelhaltige Präparate, wie Schwefelbaryum, Schwefelcalcium, Kermes (Schwefelantimon), unterschwefligsaures Bleioxyd oder künstliches Schwefelblei, zum Vulkanisieren angewandt, um besondere Eigenschaften des Fabrikats zu erzielen; außerdem aber setzt man dem vulkanisierten Kautschuk feines Bimssteinpulver zu, damit es auch Tintenstriche vom Papier wegnimmt, oder Kreide, [* 32] Zinkoxyd und andre Dinge, um eine billige und hellere Ware zu gewinnen.

Stärke (natürliches Vo

Diese Zusätze (bis 40 und 50 Proz.) verschlechtern das Fabrikat sehr wesentlich und können unter Umständen gefährlich werden (Zinkoxyd in Saugröhren für Kinder). Nach einer andern Methode vulkanisiert man das Kautschuk, indem man es in mit Schwefelkohlenstoff verdünntes Schwefelchlorür taucht, und zwar je nach der Stärke [* 33] der Stücke nur wenige Sekunden oder einige Minuten, und dann rasch in einem warmen Luftstrom trocknet. Dicke Stücke werden wiederholt in die vorteilhaft mit mehr Schwefelkohlenstoff gemischte Flüssigkeit getaucht; das Brennen fällt hierbei ganz fort.

Lösungen mischt man mit der Schwefelungsflüssigkeit und läßt sie dann eintrocknen. Diese Methode gewährt manche Vorteile und wird deshalb für gewisse Artikel in den meisten Fabriken angewandt. Statt des Schwefelkohlenstoffs benutzt man dabei häufig sorgfältig gereinigtes Petroleum. Endlich ist auch eine vortreffliche Methode zu erwähnen, nach welcher man die Gegenstände drei Stunden in einer auf 140° erhitzten Lösung von Drei- oder Fünffach-Schwefelcalcium (25° B.) liegen läßt.

Das vulkanisierte Kautschuk besitzt eine graue Farbe, zeigt sich durch Temperaturunterschiede wenig veränderlich; es klebt nicht auf frischen Rändern, riecht unangenehm (soll den Geruch verlieren, wenn man es mit einer Schicht tierischer Kohle bedeckt und 3-6 Stunden lang auf 50-80° erhitzt), ist für Flüssigkeiten viel weniger durchdringlich als reines Kautschuk, wird bei längerer Einwirkung höherer Temperaturen spröde und schwärzt Metallgegenstände unter Bildung von Schwefelmetall. Es quillt in Lösungsmitteln wenig ¶