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Kautschuk

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Chemie

Die Bezeichnung "Kautschuk" leitet sich aus dem Indischen cao (= Baum) und ochu (=Träne) ab, was so viel wie "Träne des Baumes" bedeutet. Kautschuk gehört zu den elastischen Polymeren (Elastomeren), die aus dem Milchsaft (Latex) von Pflanzen bestehen. Bei Raumtemperatur weist Kautschuk gummielastische Eigenschaften auf, weswegen er auch hauptsächlich durch Vulkanisation für die Herstellung von Gummi zum Einsatz kommt.

Kautschuk – Eigenschaften

Nachfolgend wird Kautschuk definiert und seine wichtigsten Eigenschaften sowie das Verfahren der Vulkanisation vorgestellt.

Kautschuk – Definition

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

Kautschuk – Eigenschaften auf einen Blick!

Kautschuk Eigenschaften
Zustandweich, sehr elastisch, dehnend
Temperaturen > 0 °Chart – Kautschuk verliert seine elastischen Eigenschaften; teilweise kristallisiert
Temperaturen > 150 °C klebrig, fließend – schlechte Wärmebeständigkeit
Löslichkeitin verschiedenen organischen Lösungsmitteln löslich;nicht vulkanisierter Kautschuk ist in Benzin, Ölen und chlorierten Kohlenwasserstoffen löslich; vulkanisierter Kautschuk löst mit diesen Stoffen eine Quellung aus
Reaktionswilligkeitsehr reaktiv (wegen der enthaltenen Doppelbindungen)
Empfindlichgegen Luft- und Lichteinwirkungen und Oxidationsmitteln
Mittlere Molare Massecirca 2 Millionen (ziemlich hoch)

Aufbau von Kautschuk

Kautschuk (cis-1,4-Polyisopren) gehört den Polymeren an. Er besteht aus (mehreren) Isoprenmolekülen (2-Methyl-1,3-Butadien). Diese Makromoleküle sind zu kettenförmigen Knäulen miteinander verknüpft. Wird der Kautschuk gedehnt, werden die kettenförmigen Moleküle ausgestreckt und dadurch auch parallel angeordnet.

Kautschuk, Isoprenmolekül und Naturkautschuk Strukturformel im Vergleich, StudySmarterAbbildung 1: Isoprenmolekül und Naturkautschuk Strukturformel im Vergleich

Durch das Verfahren der Vulkanisation kann sich die Kette nicht mehr so viel bewegen. Davon abgeleitet muss auch mehr Kraft angewendet werden, um das Material zu verformen. Dies ist nur begrenzt möglich. Lässt man das Material wieder los, kehrt es in seinen Ursprungszustand zurück (reversibel).

Vulkanisation

Benannt nach dem römischen Gott des Feuers Vulcan wurde dieses Verfahren von Charles Goodyear entwickelt, um die Beschaffenheit von Kautschuk, mittels Erhitzen und in Kombination mit Schwefel, zu verbessern. Die ersten Kautschukprodukte waren nämlich noch temperaturempfindlich, haben geklebt und rochen unangenehm. Sie waren aus einzelnen unvernetzten Polyisoprenmolekülen aufgebaut (siehe oben) und erst durch die Vulkanisation wurden diese Mikromoleküle weitmaschig vernetzt.

Bei der Vulkanisation werden Schwefelbrücken zwischen den einzelnen Polymersträngen des Kautschuks eingebaut, um ein stabileres Produkt zu erhalten. Je mehr Schwefel in diesem Molekül enthalten ist, desto härter ist der Kautschuk am Ende, denn die Beweglichkeit wird durch intermolekulare Brückenbindungen eingeschränkt. Bei 5–10 % Schwefelzusatz erhält man Weichgummi, bei 30–50 % wiederum Hartgummi.

Die Schwefelbrücken bilden sich einerseits durch die radikalische Substitution, andererseits durch Addition an die Doppelbindung von zwei Polymerketten.

Kautschuk, Reaktion der Strukturformel von Kautschuk mit Zugabe von Schwefel, StudySmarterAbbildung 2: Reaktion der Strukturformel von Kautschuk mit Zugabe von Schwefel

Als Produkt entsteht ein Elastomer, das auch die typischen Eigenschaften dieser Gruppe aufweist: ein elastisches, nach dem Verformen bzw. Dehnen wieder seine Ursprungsform einnehmendes Material. Dadurch, 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.

Durch die Vulkanisation versprödet sich jedoch das Material nach einiger Zeit, was du vielleicht schon einmal bei einem alten Radiergummi oder Autoreifen bemerkt hast.

Ein polymeres Kautschukmolekül kann aus 3.000 bis 10.000 Isoprenmolekülen bestehen.

Kautschuk – Herkunft

Woher Kautschuk stammt und wie er nach Europa kam, erfährst du im Folgenden.

Früheste Entdeckung von Kautschuk in Mittelamerika

Das älteste bekannte Vorkommen von Kautschuk geht auf die Zeit um 1.600 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. Doch auch Stoffe wurden mit Kautschuk beschichtet, um sie wasserabweisend zu machen. Sogar Füße wurden mit einem eingeschränkt haltbaren Gummizug als eine Art Schuhwerk überzogen.

Kautschuk kommt nach Europa

Erst durch die Entdeckung Amerikas kam der Kautschuk auch in die europäischen Regionen, jedoch war er zu dem Zeitpunkt den meisten Menschen noch unbekannt. Durch Erzählungen in Büchern wurde er bekannter.

Beispielsweise beschrieb 1615 Juan de Torquemada das Buch "De la Monarquia Indiana", wie die Indianer ihre Gegenstände wasserabstoßend machten. Nachdem Charles Marie de La Condamine 1735–1745 im Amazonasgebiet beobachten konnte, wie Kautschuk verwendet und hergestellt wird, schrieb auch er ein Buch darüber.

Das führte dazu, dass sowohl mehr Berichte zum Thema Kautschuk entstanden, als auch die Menschen anfingen damit zu experimentieren: 1761 fand man ein Lösungsmittel, 1770 entstand der Radiergummi, 1824 der erste Regenmantel und die Wellington boots und vieles mehr.

Trotz der vielen Erfolge mit Kautschuk änderte sich damals noch nichts an der Tatsache, dass das Material schwer zu verwenden ist – bei großer Hitze ist es klebrig, bei Kälte spröde.

Kautschukboom

Charles Goodyear (1800-1860) erfand im Jahr 1839 die Vulkanisation. Dadurch konnte erstmals der plastische Kautschuk zu elastischen Gummi verändert werden. Jedoch arbeitete er auf Basis der Experimente von F.W. Lüdersdorff und E. Haywards, die Mischungen aus Schwefel und Kautschuk in der Sonne oberflächlich härteten.

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

Kautschuk, Portrait von Charles Goodyear, StudySmarterAbbildung 3: Portrait von Charles Goodyear (1800-1860) Quelle: meisterdrucke.com

Kautschuk – Vorkommen in der Natur

Kautschuk wird aus dem Milchsaft (Latices) mehrerer hundert Pflanzenarten gewonnen werden – jedoch nur aus den Pflanzenarten der Europhorbiaceae, Moraceae und der Compositae. Diese Pflanzen beinhalten Kautschuk als kolloidale, wässrige Emulsion, die durch das in den Pflanzen enthaltene Eiweiß stabilisiert wird.

Den meisten (ca. 90 % der Gesamtquellen) und qualitativ besten Kautschuk gewinnt man aus der ca. 20 Meter hohen Hevea brasillienssis aus dem Amazonasgebiet, die deshalb auch als "Kautschukbaum" bezeichnet wird. Um ihr Latex (Milchsaft) zu fassen, muss die Baumrinde angeritzt werden. Unmittelbar nach dem Schnitt fließt der Latex.

Heute wird der natürliche Kautschuk hauptsächlich auf Plantagen gewonnen.

Kautschuk, Naturkautschuk aus dem Milchsaft einer Pflanze, StudySmarterAbbildung 4: Naturkautschuk aus dem Milchsaft einer Pflanze, Quelle: oekotrend.ch

Theoretisch kann Kautschuk sogar aus Löwenzahnarten gewonnen werden, denn auch diese produzieren Latexmilch.

Latex

Woraus sich Latex noch zusammensetzt, siehst du hier:

Bestandteile von Latex
60–75 % Wasser
25–40 % Kautschuk
1,5–2,5 % Harze
1,5–2 % Eiweiße
0,5–1 % Mineralstoffe

Von der Latexmilch zum Rohkautschuk

Möchte man Rohkautschuk aus dem natürlichen Latex gewinnen, muss dieser zunächst in flachen Behältern gerinnen. Danach setzten sich die Kautschukteilchen vom Wasser ab. Der Rohkautschuk kann dadurch einfach herausgehoben werden. Zur Beschleunigung dieses Schrittes wird dem Latex eine Säure (beispielsweise Essig- oder Ameisensäure) zugesetzt.

Im nächsten Schritt muss der Rohkautschuk gewaschen und anschließend zu Folien oder dünnen Platten ausgewalzt werden. Diese müssen danach noch einmal gewaschen werden. Anschließend wird der Rohkautschuk getrocknet und zu Ballen gepresst. Erst dann wird er zur Weiterverarbeitung exportiert.

Synthetischer Kautschuk – Herstellung

Heutzutage ist es auch möglich, Kautschuk synthetisch herzustellen. Etwa 60 % des Gesamtbedarfs wird mittlerweile synthetisch hergestellt. Das ist von Vorteil, da der Naturkautschuk allein den Bedarf nicht mehr decken kann.

Im Gegensatz zum Naturkautschuk ist es beim Synthesekautschuk möglich, die Ausgangsprodukte und Molekularstruktur zu beeinflussen – sprich Kautschuk "nach Maß" herzustellen. Somit kann je nach Anwendungsbereich und Anforderungen ein bestimmter Kautschuk produziert werden.

Synthetischer Kautschuk wird grundsätzlich aus dem Grundstoff Erdöl gewonnen. Technisch lässt sich der Synthesekautschuk aus ungesättigten Kohlenwasserstoffatomen als Grundmaterial (beispielsweise Butadien, Styrol oder Polyurethan) mithilfe der radikalischen Substitution herstellen.

Je nach verwendetem Grundmaterial ändern sich die Eigenschaften. Es bilden sich dabei verschiedene Verknüpfungen: cis-1.4, trans-1.4 und 1,3. Je nach Verknüpfung ergeben sich auch hier andere Eigenschaften der Polymere.

Silikonkautschuk

Anders als bei dem natürlichen und synthetisch hergestelltem Kautschuk besteht der Silikonkautschuk nicht aus Kohlenstoff-Molekülhauptketten.

Silikonkautschuk besteht aus Silikon-Polymerketten, die aus alternierenden Sauerstoff- und Siliziumatomen (-Si-O-Si-Bindung - Siloxanbindung genannt) aufgebaut sind. Deshalb wird dieser Elastomer auch Polyorganosiloxan genannt.

Wie kam es dazu?

Erst, als man Ende der 1920er-Jahre nach Alternativen für den Naturkautschuk suchte, wurde Silizium für die Industrieforschung interessant. Als Grundlage dafür dienten Ableitungen von anderen früheren Arbeiten, unter anderem auch von Arbeiten des englischen Chemikers Frederic Stanley Kipping (1863–1946), dem es als Erstes gelang, organische Silizium-Verbindungen zu synthetisieren.

Den Durchbruch der grundlegenden Synthese für die Silikonproduktion erreichten der deutschen Chemiker Richard Gustav Müller (1903–1999) und der US-Amerikaner Eugene George Rochow (1909–2002) unabhängig voneinander.

Synthese von Silikonkautschuk

Silikonkautschuk wird durch die Polymerisation hergestellt. Den Ausgangspunkt bilden hierbei Chlormethylsilane. Durch die Hydrolyse werden anstelle der Chloratome Hydroxy-Gruppen eingesetzt:

Kautschuk, Hydrolyse Reaktionsgleichung, StudySmarter

Unter Wasserabspaltung kondensieren danach die gebildeten Silanole und bilden Polymethylsiloxane:

Kautschuk, Reaktionsgleichung zu Polymethylsiloxanen, StudySmarter

Je nach gewünschten Eigenschaften können so verschiedene Silikonkautschuktypen hergestellt werden: zu den bekanntesten gehören Poly-Dimethyl-Siloxane, Poly-Methyl-Penthyl-Siloxane oder Poly-Methyl-Vinyl-Siloxane.

Kautschuk – Verwendung

Der rohe Kautschuk wird zu einem kleinen Teil in Klebe- oder Isolierbändern oder Gummilösungen verwendet. Dem Großteil wird jedoch durch die Vulkanisation Schwefel zugesetzt. Dadurch wird erzielt, dass der Kautschuk auch noch bei Temperaturbereichen von -60 °C – +100 °C seine elastischen Eigenschaften beibehält.

Naturkautschuk – Verwendung

Naturkautschuk kostet nicht viel und weist sowohl ein gutes Dehnungsverhalten als auch allgemein gute mechanische Eigenschaften auf. Der Nachteil des natürlichen Kautschuk liegt jedoch darin, dass er nur gering alters beständig und nur schlecht beständig gegen Öl und Kraftstoffen ist.

Naturkautschuk kommt hauptsächlich für die Herstellung von Flugzeug oder Pkw-Reifen zum Einsatz, welche 70 % der Gesamtmenge ausmachen. Doch auch für Latex-Produkte (Luftballon, Radiergummi) oder die Herstellung sehr dünnwandiger Produkte (Handschuhe) wird Naturkautschuk verwendet.

Synthesekautschuk – Verwendung

Beim Synthesekautschuk wird zum größten Teil der Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) verwendet, dessen Anteil am Produktionsvolumen beträgt etwa 50–60 %. Auch dieser Kautschuk wird für die Produktion von Autoreifen eingesetzt.

Es gibt aber noch andere Formen des Synthesekautschuks: Nitrilkautschuk (Butadien in Kombination mit 10–40 % Acrylnitril) wird für Dichtungen im Pkw benutzt, weil dieser öl- und benzinbeständig ist.

Bei Neopren (Poly-2-Chlorbutadien) handelt es sich auch um ein Spezialprodukt des Kautschuks: beispielsweise werden daraus Taucheranzüge hergestellt. Neopren weist eine gute Alterungsbeständigkeit und eine geringe Wasserdampfdurchdringung auf.

Prinzipiell wird synthetisch hergestellter Kautschuk auch für Produkte verwendet, die thermisch hoch beansprucht werden, als Gegenpol kann es aber auch bei tiefen Temperaturen zur Verglasung im Bauwesen von Nutzen sein.

Silikonkautschuk – Verwendung

Besonders in der Schlauchtechnik zur Herstellung von sogenannten Chemieschläuchen kommt Silikonkautschuk zum Einsatz, um Flüssigkeiten von A nach B zu befördern. Doch auch in der Motorentechnik gibt es Schläuche aus Silikonkautschuk, zum Beispiel als Turboschläuche oder für Dichtungen. Silikonkautschuk hast du bestimmt auch schon zu Hause: Beispielsweise ist in Kuchen- und Eisformen oder Radiergummis dieser Kautschuk enthalten.

Kautschuk, Silikonschlauch für die Medizintechnik, StudySmarterAbbildung 5: Silikonschlauch für die Medizintechnik, Quelle: rct-online.de

Kautschuk - Das Wichtigste

  • Kautschuk ist ein Oberbegriff für natürliche und synthetische Stoffe, die bei Raumtemperaturen als gummielastische Stoffe vorliegen.
  • Kautschuk gehört zur Gruppe der Elastomere.
  • Charles Goodyear entwickelte 1839 das Verfahren der Vulkanisation (Zugabe von Schwefel) und verursachte so einen Kautschuk-Boom.
  • 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 Milchsaft (Latex) wird Naturkautschuk hergestellt.
  • Den Synthesekautschuk kann man aus ungesättigten Kohlenwasserstoffatomen als Grundmaterial (beispielsweise Butadien, Styrol oder Polyurethan) mithilfe der radikalischen Substitution herstellen.
  • Silikonkautschuk wird durch die Polymerisation hergestellt.
  • Natur- und Synthesekautschuk werden für Pkw-Reifen verwendet
  • Silikonkautschuk kommt hauptsächlich für die Schlauchindustrie oder als Dichtungsmittel in Verwendung

Kautschuk

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. Erst durch die Entdeckung Amerikas kam der Kautschuk auch in die europäischen Regionen. 

Kautschuk und Gummi gehören beide zu den Elastomeren. Gummi als Werkstoff wird auch vulkanisierter Kautschuk bezeichnet, der aus dem Milchsaft bestimmter Pflanzenarten gewonnen werden kann. Das bedeutet: Ja, Kautschuk ist Gummi. 

Auch, wenn Naturkautschuk ein natürliches Produkt ist, wird er oft nicht besonders umweltfreundlich angebaut - Naturkautschuk benötigt zum Anbau viel Fläche. Somit nimmt er den Menschen, die in den Kautschuk-Anbaugebieten leben, die Lebensgrundlage.

Kunststoffe sind synthetische - aus Erdöl gewonnene, oder halbsynthetische – durch Polymermodifikation – hergestellte Festkörper. Für den Naturkautschuk dagegen wird der Milchsaft von verschiedenen Pflanzenarten verwendet. Synthesekautschuk dagegen wird auch aus Erdöl gewonnen. 

Finales Kautschuk Quiz

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 ".

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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

Erkläre mit Hilfe einer Grafik, wie Kautschuk auf chemischer Ebene aufgebaut ist

Antwort anzeigen

Antwort

Kautschuk (cis-1,4-Polyisopren) gehört den Polymeren an. Er besteht aus (mehreren) Isoprenmolekülen (2-Methyl-1,3-Butadien). Diese Makromoleküle sind kettenförmigen Knäulen miteinander verknüpft. Dehnst du den Kautschuk, werden die kettenförmigen Moleküle ausgestreckt und dadurch auch parallel angeordnet. 

Frage anzeigen

Frage

Erkläre das in der Grafik dargestellte Verfahren genauer.

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der Vulkanisation werden Schwefelbrücken zwischen den einzelnen Polymersträngen des Kautschuks eingebaut, damit man ein stabileres Produkt erhält. Je mehr Schwefel in diesem Molekül enthalten ist, desto härter ist der Kautschuk am Ende, denn die Beweglichkeit wird durch intermolekulare Brückenbindungen eingeschränkt. Bei 5 bis 10% Schwefelzusatz erhältst du Weichgummi, bei 30-50% wiederum Hartgummi

Die Schwefelbrücken bilden sich einerseits durch die radikalische Substitution, andererseits durch Addition an die Doppelbindung von zwei Polymerketten.

Durch die Vulkanisation versprödet sich jedoch das Material nach einer Zeit, das ist bei altem Radiergummi oder Autoreifen zu sehen. 

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.

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Frage

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

Antwort anzeigen

Antwort

1) 3000

2) 10 000

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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. 

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Antwort

Richtig

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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.

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Antwort

1) Amerikas 

2) Bücher 

3) wasserabstoßend 

4) Kautschuk 

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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.

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Antwort

Richtig

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Frage

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

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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.

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Antwort

Falsch

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Frage

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

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Antwort

Milchsaft / Latex (Latices )

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Frage

Aus was setzt sich der Latex zusammen?

Antwort anzeigen

Antwort

60 - 75% Wasser

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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. 

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Frage

Wie wird Synthesekautschuk hergestellt?

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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.

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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

Stelle die Synthese von Silikonkautschuk mit Hilfe von Reaktionsgleichungen.

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Antwort

Silikonkautschuk wird durch die Polymerisation hergestellt. Den Ausgangspunkt bilden hierbei Chlormethylsilane. Durch die Hydrolyse werden anstelle der Chloratome Hydroxy-Gruppen eingesetzt:




Unter Wasserabspaltung kondensieren danach die gebildeten Silanole und bilden Polymethylsiloxane:



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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%

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