Vulkanisation

Die Vulkanisation ist ein 1839 von Charles Goodyear entwickeltes chemisch-technisches Verfahren, bei dem Kautschuk unter Einfluss von Zeit, Temperatur und Druck gegen atmosphärische und chemische Einflüsse sowie gegen mechanische Beanspruchung widerstandsfähig gemacht wird.

Dazu wird eine Kautschukmischung, bestehend aus Rohkautschuk, Schwefel oder schwefelspendenden Stoffen wie z.B. Dischwefeldichlorid (S₂Cl₂), Katalysatoren (zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit) und Füllstoffen gemischt und erhitzt. Dabei werden die langkettigen Kautschukmoleküle durch Schwefelbrücken vernetzt. Hierdurch gehen die plastischen Eigenschaften des Kautschuks bzw. der Kautschukmischung verloren, der Stoff wird mittels des Verfahrens der Vulkanisation vom plastischen in einen elastischen Zustand überführt.

Der bei diesem Verfahren entstehende Gummi hat gegenüber dem Kautschuk(-Rohstoff) dauerelastische Eigenschaften, kehrt bei mechanischer Beanspruchung jeweils wieder in seine Ursprungslage zurück, hat eine höhere Reißfestigkeit, Dehnung und Beständigkeit gegenüber Alterung und Witterungseinflüssen.

Die Elastizität des Gummiwerkstoffs ist abhängig von der Anzahl der Schwefelbrücken. Je mehr Schwefelbrücken vorhanden sind, desto härter ist der Gummi. Die Anzahl der Schwefelbrücken ist wiederum abhängig von der zugesetzten Schwefelmenge und der Dauer der Vulkanisation.

Bei Alterung des Gummis werden die Schwefelbrücken durch Sauerstoffbrücken ersetzt; der Gummi wird brüchig und porös.

Neben der klassischen Schwefelvulkanisation erfolgt die Vernetzung von Kautschuken häufig auch mittels Peroxiden, Metalloxiden oder energiereicher Strahlung. Da die Vulkanisation mit Schwefel die Anwesenheit von Doppelbindungen erfordert, kommen besonders bei Kautschuken, die keine Doppelbindungen enthalten (z.B. EPM, EVA), diese Verfahren zum Einsatz. Metalloxide kommen u.a. bei der Vernetzung von Chloropren-Kautschuk zum Einsatz.

Der Verlauf der Vulkanisation kann mit einem Prüf- bzw. Messgerät, dem Rheometer, gemessen und graphisch dokumentiert werden.

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Leitfaden zu den grundlegenden Laborkenntnissen

Siehe auch

• Elastomer
• Vulkanfiber
• Vulkameter

Literatur

Ältere Literatur

• M. Bögemann: Zur Geschichte und Bedeutung der organischen Vulkanisationsbeschleuniger. Angewandte Chemie 51(8), S. 113 - 115 (1938), ISSN 0044-8249

Aktuelle Literatur

• H.-W. Engels: Rubber, 4. Chemicals and Additives. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag 2004; (ausführliche Übersicht zu Gummi und Vulkanisation)be-x-old:Вулканізацыя