Select your language

Suggested languages for you:
Login Anmelden
StudySmarter - Die all-in-one Lernapp.
4.8 • +11k Ratings
Mehr als 5 Millionen Downloads
Free
|
|

Die All-in-one Lernapp:

  • Karteikarten
  • NotizenNotes
  • ErklärungenExplanations
  • Lernpläne
  • Übungen
App nutzen

Elastomere

Save Speichern
Print Drucken
Edit Bearbeiten
Melde dich an und nutze alle Funktionen. Jetzt anmelden
Elastomere

Elastomere gehören zu der Gruppe der Kunststoffe und sind deshalb dem allgemeinen Begriff Polymer zuzuordnen. Da Elastomere eine besondere Kunststoffgruppe repräsentieren, werden wir dir im Folgenden alles Wichtige dazu erläutern.

Was ist ein Elastomer?

Wie bereits erwähnt gehören Elastomere zu den Kunststoffen. Wichtig dabei zu beachten ist jedoch, dass sie singulär sind. Zusammen mit den Duroplasten und Thermoplasten bilden sie die drei wichtigsten Gruppe der Polymere.

Das außergewöhnliche an Elastomeren ist, dass sie zwar formfeste Kunststoffe sind, aber ebenfalls elastisch sind. Sie lassen sich auf über das Doppelte ihrer Länge dehnen und besitzen deshalb auch die Eigenschaft der Gummielastizität.

Der Glasübergangspunkt ist die Temperatur, bei der ein Polymer von einem festen in einen gummiartigen oder zähflüssigen Zustand übergeht. Bei den Elastomeren liegt diese Temperatur sogar unterhalb der Raumtemperatur.

Wie ist ein Elastomer aufgebaut?

Dieser Polymertyp zählt zu den organischen Stoffgruppen. Sie besitzen langkettige Makromoleküle auf Kohlenstoffbasis. Im Vergleich zu Duroplasten ist die Dichte der Vernetzungen von den Molekülen geringer. Beginnt man das Elastomer zu ziehen, verhält es sich ab einem gewissen Punkt allerdings genau so wie ein Duroplast. Um jedoch gedehnt zu werden, benötigen Elastomere eine Zufuhr von Energie, welche durch die Brownsche Molekularbewegung erzeugt wird.

  • Langkettige Makromoleküle

  • Sind auf Kohlenstoffbasis

Thermische Eigenschaften von Elastomeren

Sie reagieren besonders stark auf Temperaturveränderungen. Bei eher geringerer Temperatur sind sie nicht dehnbar. Stattdessen weisen sie eher einen harten und spröden Zustand auf. An dieser Stelle ist das Material durch schwache physikalische Bindungen vernetzt. Dazu gehören zum Beispiel die Van-der-Waals-Wechselwirkungen oder Wasserstoffbrückenbindungen.

Mechanische Eigenschaften von Elastomeren

Mechanisch gesehen ähnelt es auch hier wieder dem Duroplast. Fügt man dem Elastomer Hitze hinzu, beginnt sich das typisch elastische Verhalten zu zeigen. Je höher die Temperatur, desto dehnbarer wird der Kunststoff. Wird es zu heiß, beginnen sich die Bindungen zu trennen und das Material zerfällt in seine Grundbestandteile. Anders als Thermoplasten sind sie nicht schmelzbar. Des Weiteren sind sie in Lösemitteln nicht löslich. Fügt man ihnen trotzdem eines hinzu, kann dies ein Quellen verursachen.

  • Elastisches Verhalten

  • Wird dehnbarer mit steigender Temperatur

  • Nicht schmelzbar

  • Quellen durch Lösungsmittel

Wieso sind Elastomere gummielastisch?

Wie kann es sein, dass ein Kunststoff so dehnbar wird? Das Ganze lässt sich mit Hilfe der Entropie erklären. Diese ist das Maß für die Unordnung. Moleküle streben immer nach einer Unordnung. Deshalb ordnen sie sich durcheinander an, obwohl sie sich auch ordentlich sammeln könnten. Am liebsten mögen es Moleküle, wenn sie in einem verknäulten Zustand vorliegen. Das könnte zum Beispiel so aussehen:

Quelle: www.fu-berlin.de

Wie ihr sehen könnt, sind die Molekülketten wild durcheinander angeordnet. Zieht man nun an dem Elastomer, werden die Molekülketten dazu gezwungen ihren ungeordneten Zustand oder auch entropiereichen Zustand aufzugeben. Sie müssen sich in Richtung der Zugkraft anordnen. Gleichzeitig nimmt die Entropie ab. Im Folgenden seht ihr den daraus resultierenden entropiearmen Zustand.

Quelle: www.fu-berlin.de

Lässt man das Elastomer wieder los, so werden sich die Molekülketten wieder unordentlich anordnen. Denn sie streben nach Entropie. Dadurch zieht sich das Elastomer wieder zusammen.

Anwendungsgebiete von Elastomeren

Aufgrund ihrer Eigenschaften werden Elastomeren nur in speziellen Bereichen angewandt. Sie kommen gerade dann zum Einsatz, wenn ein gummielastisches Verhalten nötig ist. Typische Einsatzgebiete sind deshalb Reifen, Gummibänder oder auch Dichtungen. Der Ausgangsstoff für Elastomere ist Kautschuk. Je nach Art des Kautschuks, weisen sie unterschiedliche Eigenschaften auf.

Eigenschaften von Kautschuk

Naturkautschuk zum Beispiel ist hochelastisch und deshalb auch zerreißfest.

Quelle: utopia.de

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk hingegen, ist nur bis zu einer Temperatur von 120°C beständig und besitzt eine gute mechanische Festigkeit.

Quelle: rado.de

Als letztes gibt es noch das Silikonkautschuk. Insbesondere bei extremen Temperaturveränderungen, ist diese Art besonders beständig. Es ist außerdem resistent gegen Ozon- und Lichteinwirkung. Des Weiteren hat es elektrische Eigenschaften.

Quelle: heimhelden.de

Der Kunststoff Polyurethan zählt dabei zu den Elastomeren. Für den Kupplungsbau werden hauptsächlich Polyurethan und Acrylnitril-Butadien-Kautschuk verwendet.

Elastomere und Recycling

Wenn ihr bereits unsere anderen Artikel zu Kunststoffen gelesen habt dann wisst ihr, dass das Recyceln von eben diesen sich nicht als einfach herausstellt. Nicht nur technologische, sondern auch ökonomische Hürden müssen dabei überwunden werden. Besonders wichtig ist es, dass dabei auf ein sortenreines Recycling geachtet wird. Bei den meisten Elastomer-Typen ist eine sortenreine Aufbereitung nicht umsetzbar. Deshalb ist die Verwertung auf eine Sekundäranwendung beschränkt.

  • Sortenreine Recycling
  • Aufbereitung
  • Sekundäranwendung/Widerverwendung

Dort wo eine sortenreine Aufbereitung möglich ist, werden die Reststoffe in die Ausgangsmischung wieder zurückgeführt. Wirtschaftlich gesehen, ist das allerdings nicht immer sinnvoll, denn die anfallenden Reststoffe sind zu gering. Deshalb ist der Aufwand dafür in der Regel zu groß.

Trotzdem ist es äußerst wichtig darauf zu achten, dass die Mülltrennung eingehalten wird und Kunststoffe ordnungsgemäß entsorgt werden. Denn Kunststoffe und damit auch Elastomere, sind von unserem Ökosystem nicht abbaubar. Stattdessen verschmutzen sie die Umwelt und fügen Schaden zu.

Elastomer - alles Wichtige auf einen Blick

  • Ist einer der drei Polymergruppen

  • Besitzen Gummielastizitätseigenschaften

  • Durch Energie lassen sich die Molekülketten der Elastomere dehnen

  • Findet Gebrauch in Reifen und Gummibändern

  • Sie sind recycelbar als Sekundäranwendung oder neue Herstellung

Falls du den Artikel spannend findest, schau doch gerne noch bei unseren anderen Themen vorbei. Wir sind uns sicher, dass du etwas Interessantes finden wirst!

Finales Elastomere Quiz

Frage

Welche zwei Gruppen der Kunststoffe gibt es noch neben den Elastomeren? 

Antwort anzeigen

Antwort

Es gibt noch: 

  • Duroplasten 
  • Thermoplasten

Frage anzeigen

Frage

Elastomere sind zwar formfeste (1) ....., lassen sich aber auf das (2) ..... ihrer Länge dehnen. Sie besitzen die Eigenschaft der (3) .....

Antwort anzeigen

Antwort

(1) Kunststoffe

(2) Doppelte

(3) Gummielastizität

Frage anzeigen

Frage

Was ist der Glasübergangspunkt? 

Antwort anzeigen

Antwort

Als Glasübergangspunkt wird die Temperatur bezeichnet, bei der ein Polymer von einem festen in einen zähflüssigen Zustand übergeht. 

Frage anzeigen

Frage

Wo liegt das Glasübergangspunkt für ein Elastomer? 

Antwort anzeigen

Antwort

Der Glasübergangspunkt liegt für Elastomere unter der Raumtemperatur. Die konkreten Werte sind abhängig vom der Art des Elastomers. 

Frage anzeigen

Frage

Was muss zugeführt werden, damit Elastomere immer weiter gedehnt werden können? 

Antwort anzeigen

Antwort

Dafür muss Energie zugeführt werden, die durch die Brownsche Molekularbewegung erzeugt wird. 

Frage anzeigen

Frage

Welche mechanischen Eigenschaften sind für Elastomere typisch? 

Antwort anzeigen

Antwort

  • elastisches Verhalten 
  • dehnbarer mit steigender Temperatur
  • nicht schmelzbar
  • Aufquellen durch Lösungsmittel 

Frage anzeigen

Frage

Mithilfe welcher Größe kann man die Elastizität der Elastomere erklären? 

Antwort anzeigen

Antwort

Die Elastizität lässt sich vor allem mit der Entropie erklären. 

Frage anzeigen

Frage

Durch (1) ..... nimmt die Entropie des Kunststoffs ab. Die (2) ..... richten sich entsprechend der Zugkraft aus. Lässt man das (3) ..... wieder los, nimmt die Entropie wieder (4) ..... Die Molekülketten werden wieder (5) .....

Antwort anzeigen

Antwort

(1) Auseinanderziehen

(2) Molekülketten

(3) Elastomer

(4) zu 

(5) unordentlich

Frage anzeigen

Frage

Was ist der Ausgangsstoff für ein Elastomer? 

Antwort anzeigen

Antwort

Man bezeichnet diesen Stoff aus Kautschuk. 

Frage anzeigen

Frage

Wofür werden Elastomere zum Beispiel verwendet?

Antwort anzeigen

Antwort

Mögliche Anwendungen sind: 

  • Reifen 
  • Gummibänder
  • Dichtungen

Frage anzeigen

Frage

Welche drei Formen des Kautschuk unterscheidet man?

Antwort anzeigen

Antwort

Man unterscheidet: 

  • Naturkautschuk 
  • Accrylnitril-Butadien-Kautschuk 
  • Silikonkautschuk

Frage anzeigen

Frage

Welche Vorteile hat Silikonkautschuk als Grundbestandteil von Elastomeren? 

Antwort anzeigen

Antwort

Silikonkautschuk ist besonders thermoresistent sowie resistent gegen Ozon- und Lichteinwirkungen. Zusätzlich besitzt es elektrische Eigenschaften. 

Frage anzeigen

Frage

Kann ein Elastomer vollständig recycelt werden? 

Antwort anzeigen

Antwort

Nein, nach der Aufbereitung ist das Elastomer nur noch für Sekundäranwendungen verfügbar. 

Frage anzeigen

Frage

Elastomere besitzen eine ... Dichte der Vernetzungen der Moleküle gegenüber Duroplasten. 

Antwort anzeigen

Antwort

geringere

Frage anzeigen

Frage

Bis zu welcher Temperatur kann Acrylnitril-Butadien-Kautschuk verwendet werden? 

Antwort anzeigen

Antwort

Diese Form ist für Elastomere nur bis 120°C geeignet. Danach zerfällt das Elastomer. 

Frage anzeigen

Frage

Aus welchen beiden indischen Wörtern leitet sich die Bezeichnung "Kautschuk" ab und was bedeuten diese?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Bezeichnung "Kautschuk" leitet sich aus dem Indischen cao (= Baum) und ochu (=Träne) ab. Man bezeichnete Kautschuk also als "Träne des Baumes ".

Frage anzeigen

Frage

Kautschuk gehört zur Gruppe der...

Antwort anzeigen

Antwort

Elastomere

Frage anzeigen

Frage

Definiere Kautschuk kurz.

Antwort anzeigen

Antwort

Kautschuk ist ein Oberbegriff für natürliche und synthetische Stoffe, die bei Raumtemperaturen als gummielastische Stoffe vorliegen, eine niedrige Glastemperatur aufweisen und weitmaschig vernetzt sind. Er gehört zur Gruppe der Elastomere.  Das beutet, dass Kautschuk nach dem Verformen bzw. Dehnen wieder seine Ursprungsform einnimmt, wenn die Krafteinwirkung nachgelassen hat. Bei zu starker Belastung jedoch bricht auch Kautschuk.

Frage anzeigen

Frage

Kautschuk ist empfindlich gegen...

Antwort anzeigen

Antwort

Lufteinwirkungen

Frage anzeigen

Frage

Warum ist Kautschuk ach nach der Vulkanisation noch licht- und luftempfindlich? Wie wird das Molekül stabilisiert?

Antwort anzeigen

Antwort

Aufgrund dessen, dass bei der Vulkanisation nicht alle Doppelbindungen eingenommen werden, ist das Elastomer immer noch gegen Licht- und Lufteinwirkungen empfindlich. Erst durch die Zugabe von Füllstoffen wie Ruß oder Zinkoxid wird das Produkt richtig stabilisiert.

Frage anzeigen

Frage

Ein polymeres Kautschukmolekül kann aus 1) .................... bis 2).................... Isoprenmolekülen aufgebaut sein.

Antwort anzeigen

Antwort

1) 3000

2) 10 000

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder Falsch.


Früheste Entdeckung von Kautschuk in Mittelamerika


Das älteste bekannte Vorkommen von Kautschuk geht auf die Zeit um 1600 v. Chr. zurück. Sowohl die Völker des mittelamerikanischen Mesoamerikas, als auch die indigen Völker Amazoniens haben den Kautschuk schon zu präkolumbianischer Zeit für sich entdeckt. Beispielsweise wurde zu dieser Zeit ein Mesoamerikanisches Ballspiel mit einem Vollgummi-Ball erfunden, aber auch Stoffe wurden mit Kautschuk beschichtet, um sie wasserabweisend zu machen. Sogar Füße wurden mit einem eingeschränkt haltbaren Gummizug überzogen - als eine Art Schuhwerk. 

Antwort anzeigen

Antwort

Richtig

Frage anzeigen

Frage

Fülle die Lücken.


Kautschuk kommt nach Europa


Erst durch die Entdeckung 1) ............................... kam der Kautschuk auch in die europäischen Regionen, jedoch war er zu dem Zeitpunkt den meisten Menschen noch unbekannt. Durch 2) ............................ wurde er unter den Menschen bekannter. Beispielsweise schrieb 1615 Juan de Torquemada das Buch "De la Monarquia Indiana", in dem er beschrieb, wie die Indianer ihre Gegenstände 3) ..................................... machten. Nachdem Charles Marie de La Condamine 1735 - 1745 im Amazonasgebiet beobachten konnte, wie 4) ............................... verwendet und hergestellt wird, schrieb auch er ein Buch darüber.

Antwort anzeigen

Antwort

1) Amerikas 

2) Bücher 

3) wasserabstoßend 

4) Kautschuk 

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder Falsch.


Es entstanden immer mehr Berichte zum Thema Kautschuk, und die Menschen fingen an damit zu experimentieren: 1761 fand man ein Lösungsmittel, 1770 entstand der Radiergummi, 1824 er erste Regenmantel und die "Wellington boots" und so weiter.

Antwort anzeigen

Antwort

Richtig

Frage anzeigen

Frage

Erkläre genauer, durch wen und durch was es zu einem sogenannten Kautschuk-Boom kam. Nenne auch Beispiele.

Antwort anzeigen

Antwort

Charles Goodyear ( 1800-1860 ) erfand im Jahr 1839 die Vulkanisation. Dadurch konnte erstmals der plastische Kautschuk zu elastischen Gummi verändert werden.

Durch das neue Verfahren der Vulkanisation ergaben sich auch zahlreiche neue Anwendungsbereiche, sodass es in den Jahren von 1839 - 1910 in der Amazonasregion zu einem sogenannten Kautschukboom kam. Aus dieser Zeit stammen beispielsweise das Teatro Amazonas in Manaus oder die 364 km lange Maderia-Mamoré-Eisenbahn.

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder Falsch. 


Der meisten (ca. 90% der Gesamtquellen) und qualitativ besten Kautschuk gewinnt man aus der ca. 20 Meter hohen Hevea brasillienssis aus dem Amazonasgebiet - aus dessen Rinde wird Naturkautschuk hergestellt.

Antwort anzeigen

Antwort

Falsch

Frage anzeigen

Frage

Naturkautschuk wird hauptsächlich aus dem ............................. (.....................) der Hevea brasillienssis aus dem Amazonasgebiet gewonnen. 

Antwort anzeigen

Antwort

Milchsaft / Latex (Latices )

Frage anzeigen

Frage

Aus was setzt sich der Latex zusammen?

Antwort anzeigen

Antwort

60 - 75% Wasser

Frage anzeigen

Frage

Erkläre die Vorgehensweise, wie man aus dem Latex eines Baumes den Rohkautschuk herstellt.

Antwort anzeigen

Antwort

Möchtest du Rohkautschuk aus dem natürlichen Latex gewinnen, musst du diesen zunächst in flachen Behältern gerinnen lassen. Danach setzten sich die Kautschukteilchen vom Wasser ab, den Rohkautschuk kannst du danach einfach rausheben. Zur Beschleunigung dieses Schrittes wird dem Latex eine Säure (beispielsweise Essig- oder Ameisensäure) zugesetzt. 

Im nächsten Schritt musst du den Rohkautschuk waschen und anschließend zu Folien oder dünnen Platten auswalzen. 

Frage anzeigen

Frage

Wie wird Synthesekautschuk hergestellt?

Antwort anzeigen

Antwort

Synthetischer Kautschuk wird grundsätzlich aus dem Grundstoff Erdöl gewonnen. Technisch kannst du den Synthesekautschuk aus ungesättigten Kohlenwasserstoffatomen als Grundmaterial (beispielsweise Butadien, Styrol oder Polyurethan) mit Hilfe der radikalischen Substitution herstellen.

Frage anzeigen

Frage

Fülle die Lücken


Silikon-Kautschuk


Anders als bei dem natürlichen und synthetisch hergestellten Kautschuk besteht der Silikon-Kautschuk nicht aus Kohlenstoff-Molekülhauptketten. Der Silikon-Kautschuk besteht nämlich aus 1) ............................................., die aus 2) ....................................... Sauerstoff- und Siliziumatomen (-Si-O-Si-Bindung - Siloxanbindung genannt) aufgebaut sind. Deshalb wird dieser Elastomer auch 3) ......................................... genannt. 

Antwort anzeigen

Antwort

1) Silikon-Polymerketten 

2) alternierenden 

3) Polyorganosiloxan 

Frage anzeigen

Frage

Nenne jeweils einen Verwendungszweck für Natur-, Synthese-, und Silikonkautschuk.

Antwort anzeigen

Antwort

Naturkautschuk: PKW oder Flugzeug Reifen, Luftballon, Radiergummi, Handschuhe


Synthesekautschuk: PKW Reifen, Dichtungen am PKW, Tauchanzüge


Silikonkautschuk: Schläuche für die Medizin- oder Motorindustrie, Dichtungen am PKW, Kuchen- und Eisformen, Radiergummi

Frage anzeigen

60%

der Nutzer schaffen das Elastomere Quiz nicht! Kannst du es schaffen?

Quiz starten

Finde passende Lernmaterialien für deine Fächer

Alles was du für deinen Lernerfolg brauchst - in einer App!

Lernplan

Sei rechtzeitig vorbereitet für deine Prüfungen.

Quizzes

Teste dein Wissen mit spielerischen Quizzes.

Karteikarten

Erstelle und finde Karteikarten in Rekordzeit.

Notizen

Erstelle die schönsten Notizen schneller als je zuvor.

Lern-Sets

Hab all deine Lermaterialien an einem Ort.

Dokumente

Lade unzählige Dokumente hoch und habe sie immer dabei.

Lern Statistiken

Kenne deine Schwächen und Stärken.

Wöchentliche

Ziele Setze dir individuelle Ziele und sammle Punkte.

Smart Reminders

Nie wieder prokrastinieren mit unseren Lernerinnerungen.

Trophäen

Sammle Punkte und erreiche neue Levels beim Lernen.

Magic Marker

Lass dir Karteikarten automatisch erstellen.

Smartes Formatieren

Erstelle die schönsten Lernmaterialien mit unseren Vorlagen.

Melde dich an für Notizen & Bearbeitung. 100% for free.