Vom Kautschuk zum Autoreifen

Vom Kautschuk zum Autoreifen Übung

• Bestimme das Polymer, das dem Kautschuk entspricht.

  Tipps

  Das Polymer des Kautschuks besteht aus vielen Isopren-Molekülen.

  Isopren ist der Trivialname für 2-Methylbuta-1,3-dien.

  Lösung

  Der Begriff Kautschuk kommt aus dem Indischen und heißt soviel wie „Träne des Baumes“. Es ist ein elastisches Polymer aus dem Monomer Isopren, das zu cis-1,4-Polyisopren polymerisiert ist. Gewonnen wird es aus Latex, dem Milchsaft des Kautschukbaumes. Isopren ist farblos, hochentzündlich und hat einen charakteristischen Geruch.

• Schildere den Vorgang der Vulkanisation.

  Tipps

  Überlege, was man benötigt, damit Teile sehr fest zusammenhalten.

  Die wichtigste Zutat ist ein gelber Feststoff.

  Am Anfang lässt sich der Kautschuk nicht gut verbiegen.

  Lösung

  Das Verfahren der Vulkanisation wurde 1839 von Charles Goodyear entwickelt. Durch Temperatur und Druck wird der Gummi gegen chemische, atmosphärische und mechanische Beanspruchung widerstandsfähig gemacht.
  Zum Kautschuk wird, neben Öl und Ruß, auch noch Schwefel hinzugefügt – die wichtigste Zutat, denn sie verhindert, dass der Gummi schnell altert. Außerdem wird der Gummi umso härter, je mehr Schwefel hinzugefügt wird.

• Erkläre, warum Gummi altert.

  Tipps

  Polymere bestehen aus mehreren Monomeren.

  Der lateinische Name für Sauerstoff ist oxygen.

  Lösung

  Gummi kann nicht unbegrenzt gelagert werden. Nach einiger Zeit wird es spröde. Radiergummis radieren nicht mehr, Gummidichtungen halten nicht mehr dicht und Autoreifen können platzen. Das Gummi wird aufgrund von Umwelteinflüssen spröde. Unter anderem altern Reifen schneller, wenn sie Dauernässe, viel UV-Licht und Hitze ausgesetzt sind. Einen ganz massiven Einfluss auf das Gummi hat Sauerstoff, denn dieser oxidiert die Doppelbindungen im Isopren, was dazu führt, dass das ganze Polymer auseinander fällt. Das Gummi beginnt zu reißen. Deshalb mischt man heute dem Gummi Antioxidantien bei, damit es nicht vom Sauerstoff oxidiert wird. Am besten ist es, wenn man Winter- bzw. Sommerreifen immer kühl, trocken und dunkel lagert.

• Erläutere die synthetische Kautschukherstellung.

  Tipps

  Das Herstellungsverfahren ist eine Polymerisation.

  Die Monomere sind nicht hydrophil.

  Zum Schluss muss der Kautschuk wieder „haltbar“ gemacht werden.

  Lösung

  Man erkannte schnell, dass Naturkautschuk viel zu schnell altert, also musste eine Alternative her – und die heißt Styrol-Butadien-Kautschuk. Dieser synthetische Gummi ist die meisthergestellte Variante. Es ist ein sogenanntes Copolymer, d.h. es besteht aus zwei verschiedenen Monomereinheiten, Styrol und 1,3-Butadien.
  Es wird durch eine Emulsionspolymerisation hergestellt, was eine Form der radikalischen Polymerisation ist. Diese Polymerisation erfolgt in einer wässrigen Phase. Da Isopren ein sehr hydrophobes Monomer ist, sich also nicht mit Wasser mischt, braucht man einen Emulgator. Das sind Hilfsstoffe, die zwei nicht miteinander mischbare Stoffe vermengen und eine sogenannte Emulsion entstehen lassen. Über viele Schritte entsteht dann das Styrol-Butadien, was über Vulkanisation vernetzt wird.

• Nenne Verwendungsmöglichkeiten für Kautschuk.

  Tipps

  Eines dieser Geräte nutzen Ärzte.

  Ein weiteres Gerät wird verwendet, um Bleistiftschrift zu entfernen.

  Lösung

  Gummi ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken, man findet es in fast allen Bereichen. Ob in der Schule als Radiergummi, auf Partys als Luftballon und beim Arzt, wo es z.B. in Stethoskopen verwendet wird. Weiterhin kann es man es gut wiederverwerten. Es kann zum einem zur Energieerhaltung genutzt werden oder aus dem recyclten Gummi werden neue Sportbeläge.

• Entscheide, um welche Polymere es sich hier handelt.

  Tipps

  Zähle die Anzahl der Kohlenstoffatome.

  Lösung

  Polytetrafluorethen ist ein unverzweigtes und linear aufgebautes Polymer aus Fluor und Kohlenstoff. Es trägt den Trivialnamen Teflon und wird vor allem für Pfannen und Töpfe verwendet. Das liegt daran, dass es extrem hitzebeständig und reaktionsträge ist.

  Polyethylen kennst du auch aus dem Alltag. Es ist mit Abstand der meisthergestellte Kunststoff. Er wird hergestellt mithilfe einer Kettenpolymerisation von Ethen ($CH_2=CH_2$). Polyethylen findest du z.B. in Mülltüten und Einkaufstüten.

  Polypropylen ist ähnlich wie Polyethylen eine Kettenpolymerisation aus Propen. Es wird z.B. für den Fahrzeug- und Maschinenbau, Rohrleitungen und Armaturen verwendet.

  Polyvinylchlorid klingt kompliziert, aber vielleicht sagt dir die Abkürzung PVC etwas. Dies findet man oft als Fußbodenbeläge und in Fenstern.