mini|hochkant=1.2|Kautschukplantage in Malaysia mini|hochkant=1.2|Kautschukplantage in Kerala (Indien) mini|hochkant=1.2|Kautschukgewinnung
Naturkautschuk, früher einfach Kautschuk genannt, auch als Gummi elasticum oder Resina elastica bezeichnet, ist ein gummiartiger Stoff im Milchsaft (Latex) vieler verschiedener Kautschukpflanzen.Steinbüchel, Oppermann-Sanio, Ewering, Pötter: Mikrobiologisches Praktikum. 2. Auflage. Springer, 2013, ISBN 978-3-642-25150-4, S. 180. Der kautschukführende Latex liegt meistens als milchige Flüssigkeit vor, er kann aber auch in halbfester Form in den Pflanzen enthalten sein. Der Milchsaft schmeckt ähnlich süßem Rahm und ist genießbar.
Etymologie Das deutsche Wort Kautschuk ist ein Lehnwort aus französisch caoutchouc und geht über spanisch caucho, früher cauchuc, auf eine indigene Sprache Perus zurück. Im Tupi bzw. Quechua steht der Ausdruck caa ochu, gebildet aus den Wörtern caa ‘Baum’, ‘Holz’ und ochu ‘Träne’, ‘Blut’, für das „weinende“, „blutende Holz“ oder „Tränen des Baumes“. In Bezug auf den bei Rindenverletzungen fließenden Milchsaft wurde der Ausdruck in das Spanische übernommen als caucho, auch einen Gummisammler bezeichnend. Der französische, 1743–1745 den Amazonas bereisende La Condamine nannte das eingesammelte Produkt caoutchouc; den Milchsaft nannte er Latex, zu spanisch leche ‘Milch’, bzw. lateinisch latex ‘Flüssigkeit’ (von altgriechisch látax ‘Tropfen’).Georg Friederici: Amerikanistisches Wörterbuch. De Gruyter, 1947, S. 640.M. J. Loadman: Analysis of Rubber and Rubber-like Polymers. Fourth Edition, Springer, 1998, ISBN 94-010-5905-5, S. 7.
Ursprünglich war Kautschuk die Bezeichnung für den Naturkautschuk; mit der Entwicklung von Synthesekautschuken werden heute als „Kautschuk“ alle hochpolymeren Stoffe bezeichnet, die bei Raumtemperatur amorph sind, eine niedrige Glastemperatur haben und bei Temperaturerhöhung über eine zunehmende Plastizität verfügen. Heute stellt Naturkautschuk weniger als die Hälfte des produzierten Kautschuks; 60 % des weltweiten Kautschuk-Bedarfs werden durch Synthesekautschuk gedeckt.
Herkunft Der Naturkautschuk wird heute sowohl in Südostasien wie in Mittel- und Südamerika hauptsächlich aus dem ursprünglich nur im Amazonasbecken vorkommenden Kautschukbaum (Hevea brasiliensis) gewonnen.Shinzo Kohjiya, Yuko Ikeda: Chemistry, Manufacture and Applications of Natural Rubber. Woodhead, 2014, ISBN 978-0-85709-683-8, S. 30–34, . Über 99 % des Naturkautschuks stammt heute als Hevea-Kautschuk von dieser Art, der auch Para-Kautschuk genannt wird.P. Venkatachalam, N. Geetha u. a.: Natural rubber producing plants: An overview. In: African Journal of Biotechnology. Vol. 12(12), 2013, S. 1297–1310, doi:10.5897/AJBX12.016, online (PDF; 430 kB). Das Präfix Para- steht für den brasilianischen Bundesstaat Pará, aus dem der Hevea-Kautschuk früher stammte.
Eigenschaften Der Latex des Kautschukbaums ist eine kolloide Dispersion von etwa einem Drittel Kautschuk in einer wässrigen Lösung (Serum). Hauptbestandteil des Kolloids ist ein Polymer aus Isopren-Einheiten, das cis-1,4-Polyisopren; andere Stoffe sind Proteine und Harze, die die Kolloide stabilisieren. Das spezifische Gewicht des Kolloids liegt bei etwa 0,93–0,96, das des Serums bei 1,02.
Der aus der Latex gewonnene Hevea-Kautschuk enthält etwa 2,8 % Proteine, 2,8 % Harz, 0,2 bis 0,6 % Wasser und etwa 0,38 % mineralische Bestandteile.W. Blaschek, R. Hänsel u. a.: Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis. Folgeband 2: Drogen A–K. 5. Auflage. Springer, 1998, ISBN 3-642-63794-9, S. 839. Der gereinigte Kautschuk ist bräunlich und etwas durchscheinend. Beim Abkühlen auf 3 °C oder darunter wird er spröde. Beim Erhitzen auf 145 °C wird er klebrig, oberhalb von 170 °C zerfließt er. Er ist empfindlich gegenüber Oxidationsmitteln und aggressiven Medien. Kautschuk ist in Benzin, chlorierten Kohlenwasserstoffen und Ölen löslich. In heißem Wasser lässt er sich weder stark erweichen, noch knetbar machen.
Stoffe, die aus Pflanzen mit überwiegend trans- oder gemischt-konfiguriertem 1,4-Polyisopren bestehen, wie beispielsweise bei Balata, Guttapercha oder Chicle, werden nicht als Naturkautschuk bezeichnet.
Andere Quellen Viele andere Pflanzenarten liefern cis-1,4-Polyisopren von unterschiedlicher Qualität, werden jedoch wenig oder nicht genutzt. Einige der tausenden Arten in etwa 20 Pflanzenfamilien sind:
Hevea benthamiana, Hevea guianensus (Para-Kautschuk), Manihot carthaginensis subsp. glaziovii (Ceara-Kautschuk), Manihot dichotoma (Jeque-Kautschuk), Castilla elastica (Panama-Kautschuk), Ficus elastica (Indischer Kautschuk), Funtumia elastica (Lagos-Kautschuk), Landolphia kirkii (Landolphia-Kautschuk), Landolphia gentilli, Landolphia heudelotii, Landolphia owariensis (Landolphia- oder Madagaskar-Kautschuk), Cryptostegia grandiflora, Cryptostegia madagascariensis (Madagaskar-Kautschuk), Parthenium argentatum (Guayule), Russischer Löwenzahn (Löwenzahn-Kautschuk, Taraxacum kok-saghyz), Stachel-Lattich (Lactuca serriola), Willoughbya spp. (Borneo-Kautschuk), Hancornia spp. (Bahia- oder Mangabeira-Kautschuk) sowie viele weitere.P. H. List, L. Hörhammer: Hagers Handbuch der pharmazeutischen Praxis. 4. Auflage. 5. Band: Chemikalien und Drogen (H–M), Springer, 1976, ISBN 3-642-65644-7, S. 66 ff, .
Geschichte
Die chemische Summenformel von Naturkautschuk fand Michael Faraday 1826 und den Isopren-Anteil Charles Hanson Greville Williams 1860. Die korrekten Vorstellungen von Naturkautschuk als Makromolekül stammt von Hermann Staudinger (1920), wobei er in Samuel Pickles (1906) einen Vorläufer hatte.
Anfänge in Mittelamerika Die ältesten bekannten Gegenstände aus Kautschuk stammen aus der Zeit um 1600 v. Chr. Die Völker des mittelamerikanischen Mesoamerikas und die indigenen Völker Amazoniens nutzten Naturkautschuk bereits in präkolumbianischer Zeit in vielfältiger Weise. Am bekanntesten ist das Mesoamerikanische Ballspiel mit einem Vollgummi-Ball. Wegen seiner wasserabweisenden Eigenschaften wurde auch Stoff mit Kautschuk beschichtet. Die Maya sollen zum Beispiel ihre Füße mit einem begrenzt haltbaren Gummiüberzug versehen haben. Außerdem war der Kautschuk für das tägliche Leben nützlich. Mit ihm wurden Schläuche, Gefäße, Fackeln und sogar Kleidungsstücke hergestellt. Auch als Opfergabe bei religiösen Volkszusammenkünften, an Opfertagen und zu feierlichen Anlässen wurde er genutzt.Hans-Dieter Feger: Zusammenfassung einer Diplomprüfungsarbeit inklusive verschiedener Abbildungen, Innsbruck, März 1973, abgerufen am 28. Januar 2012.
Beginn der Nutzung in Europa Nach der Entdeckung Amerikas durch die Europäer war der Kautschuk anfangs nur wenigen Menschen in Europa bekannt, etwa Kaiser Karl V., dem von Hernán Cortés eine aztekische Ballspielmannschaft vorgeführt wurde. Erst durch Bücher gelangte das Wissen verstärkt an die Öffentlichkeit. So beschrieb Juan de Torquemada 1615 in „De la Monarquia Indiana“, wie die Indianer Gegenstände wasserabweisend machten, der Conquistador Bernal Díaz del Castillo beschrieb um ca. 1520 aztekische Ballspieler. Dieser Bericht wurde allerdings erst 1632 in einer Bibliothek in Madrid entdeckt und veröffentlicht.
Charles Marie de La Condamine beobachtete auf einer wissenschaftlichen Expedition für die Pariser Akademie der Wissenschaft von 1735 bis 1745 im Amazonasgebiet, auf welche Weise Kautschuk verwendet wurde, und beschrieb die indianische Herstellungsweise. Dies löste weitere Berichte und die ersten europäischen Versuche mit dem neuen Werkstoff aus: 1761 wurde ein Lösungsmittel für festen Kautschuk gefunden, um 1770 entstand der Radiergummi, 1791 ein erstes patentiertes Verfahren von Samuel Peal, in Terpentin gelösten Kautschuk auf Gewebe aufzutragen, 1824 der erste Regenmantel oder Mackintosh und die „Wellington boots“. Diese frühen Gummistiefel wurden durch Arthur Wellesley, 1. Herzog von Wellington, im England des frühen 19. Jahrhunderts bekannt. Trotz dieser und weiterer Erfolge war das Material nach wie vor nur schwer zu gebrauchen, da es bei großer Hitze zu kleben begann und bei Kälte spröde wurde.
Kautschukboom und Absturz Erfindung des Gummis mini|hochkant|Charles Goodyear, in Scientific American Supplement NO. 787, 31. Januar 1891
Als Erfinder des Gummis sind indigene Völker Südamerikas anzusehen. Der Gummi ist dabei keineswegs nur eine Entdeckung, seine Verwendung setzt eine entwickelte Technologie voraus. Deren Zentrum ist eine spezifische Form der Räucherung, bei der das Polymer stabilisiert und desinfiziert wird, das Produkt ist beständiger gegenüber mikrobiellem Befall, Wärme, Sauerstoff, Hitze und Kälte. Man kann daher von einem funktionalen Äquivalent zur modernen Vulkanisation sprechen oder auch von einer biologischen Vulkanisation. Sehr viele moderne Gummiprodukte, z. B. Stiefel, Regenmäntel, Gummiringe, Gummibänder, Gummialligatoren, Gummibälle usw. waren bereits den indigenen Völkern Südamerikas bekannt. Es handelt sich um präkolumbianische Erfindungen, denn bei seiner zweiten Reise fanden Christoph Kolumbus und seine Begleiter bereits perfektionierte Gummiprodukte und eine effiziente Gummitechnologie vor. Die antiken Mesoamerikaner kannten das moderne, schwefelbasierte Verfahren der Vulkanisation nicht. Sie erreichten aber durch Zugabe von Baum- und Pflanzensäften die Umwandlung des plastischen Gummis zu einem elastischen.D. Hosler: Prehistoric Polymers: Rubber Processing in Ancient Mesoamerica. In: Science. 284, S. 1988–1991, doi:10.1126/science.284.5422.1988 (englisch). Diese Nutzung von Pflanzensäften führte ebenfalls zu relativ stabilen Gummiprodukten, kann aber in ihrer Bedeutung und auch in ihrer Effizienz nicht mit der Räucherung verglichen werden.
Im Jahre 1839 erfand Charles Goodyear, der dabei allerdings wesentliche Anregungen von dem Chemiker Friedrich Wilhelm Lüdersdorff nutzte, das Verfahren der Vulkanisation, durch das der plastische Kautschuk in elastisches Gummi umgewandelt werden kann. Dies bot viele neue Anwendungsmöglichkeiten, so etwa in Form von luftgefüllten Gummireifen, einer Erfindung des Schotten John Boyd Dunlop, die dieser 1888 zum Patent anmeldete.Patricia Clough: Emin Pascha, der Herr von Äquatoria. Übersetzung von Peter Torberg. Deutsche Verlags-Anstalt. München. 2010, ISBN 978-3-421-04376-4, S. 62. In der Folge kam es in der Amazonasregion in den Jahren von 1839 bis 1910 zu einem Kautschukboom, der die Städte Manaus und Belém zu den damals reichsten Regionen Brasiliens machte. Damals entstanden das Teatro Amazonas in Manaus, das am 7. Januar 1897 mit La Gioconda von Amilcare Ponchielli eröffnete und die 364 km lange Madeira-Mamoré-Eisenbahn (EFMM). Diese sollte Kautschuk aus nur schwer per Schiff erreichbaren Gebieten des Amazonas bis nach Porto Velho am Rio Madeira transportieren. Die Eisenbahnverbindung wurde sogar im Vertrag von Petrópolis zwischen Bolivien und Brasilien erwähnt, da dort eine Verlängerung der Strecke von der brasilianischen Grenzstadt Guajará-Mirim am Río Mamoré bis in die bolivianische Stadt Riberalta vereinbart wurde. Diese wurde allerdings nie gebaut, da der Kautschukboom vorher endete. Die Kautschukgewinnung ging mit Sklaverei einher, die im Putumayo-Völkermord mit 40.000 bis 250.000 Toten kulminierte.
Kautschukbaum-Plantagen mini|hochkant|Kautschuk-Gewinnung in Deutsch-Neuguinea, Gemälde von Rudolf Hellgrewe mini|hochkant|E. M. Lilien: Werbeplakat (1905) Nachdem Kautschuk in Form von Gummi zu einem wichtigen Werkstoff geworden war, gab es Versuche, Kautschukbäume in Plantagen zu züchten. In Südamerika gelang dies nicht, da der Pilz Microcyclus ulei diese Produktionsweise verhinderte. Die Engländer konnten in ihren Kolonien in Asien aber Plantagen aufbauen (Microcyclus ulei konnte sich bisher nicht in Asien etablieren, dafür aber andere Pilzarten, die mit Fungiziden bekämpft werden können.)