Naturkautschuk läßt sich durch Vulkanisation mit Schwefel aus dem
plastischen Zustand in den hochelastischen Zustand - genannt Gummi - überführen.
Einer solchen Schwefelreaktion sind nur makromolekulare Stoffe zugänglich,
die ungesättigte Gruppen in ihrem Polymermolekül tragen.
Beim Rohkautschuk sind die Molekülketten mechanisch ineinander
verknäult. Die Ketten können dabei aber noch jede beliebige Gestalt
annehmen und die freie Beweglichkeit jedes einzelnen Kettengliedes ist gewähfleistet
(Plastizität). Beim vulkanisierten Kautschuk wird die Anzahl der Haftstellen
durch intermolekulare Brückenbildung erhöht, so dass die Beweglichkeit
der ganzen Kette absinkt. Dadurch wird die Zugfähigkeit und Elastizität
entscheidend verbessert und die plastische Verformung verringert.
Vulkanisierungschemikalien:
Das mit Abstand am meisten verwendete Vulkanisiermittel
ist Schwefel. Mit Schwefel lassen sich alle Dienkautschuke vemetzen, d. h. Kautschuke,
in deren Polymermolekülen Doppelbindungen vorhanden sind, wie Natur-, Styrol-Butadien-,
Butadien-, Acrilnitril-Kautschuk. Wegen der Reaktionsträgheit des Schwefels
und deren Polymeren verwendet man zusätzlich zum Schwefel Vulkanisationsbeschleuniger
und Aktivatoren wie Zinkoxid. Das ist wirtschaftlich, ermöglicht eine bessere
Steuerung der Vulkanisationsgeschwindigkeit und ermöglicht eine Beeinflussung
der Art der Vernetzungsbrücken.
Für Weichgummi benötigt man etwas 0,2 - 5 % Schwefel.
Die Vulkanisationsbeschleuniger erlauben außerdem niedrigere Vulkanisationstemperaturen
und damit die Vermeidung von Hitzeschäden des Kautschuks, was sich positiv
auf die Alterungsbeständigkeit auswirkt. Ebenso werden die benötigten
Schwefelmengen durch die Verwendung der Vulkanisationsbeschleuniger vermindert,
da der Schwefel besser zur Ausbildung von Vernetzungsbrücken ausgenutzt
wird und weniger durch unerwünschte Nebenreaktionen verloren geht. Auch
das erhöht wiederum die Alterungsbeständigkeit.
Als wichtigste Vulkanisationsbeschleuniger werden Dithiocarbomate
verwendet, z. B. Natrium-Diethylthiocarbomat und Zink-Diethylthiocarbomat. Beide
Substanzen sind in hoher Konzentration mutagen. Als wichtigster Aktivator wird
Zinkoxid (3 - 5 %) eingesetzt. Zinkoxyd ist im Materialverband der Matratze wahrscheinlich
unbedenklich. Des weiteren kommen noch aktivierende Fettsäuren wie Stearinsäure
oder Zinkstearat hinzu.
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des Alterungsprozesses
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