Die Vulkanisation ist ein 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), Beschleunigern (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 und unelastischer 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.
Die Vulkanisation wurde 1839 von Charles Goodyear entwickelt.
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.
Vulkanisation
Charles Nelson Goodyear (* 29. Dezember 1800 in New Haven, Connecticut; † 1. Juli 1860 in New York) war ein US-amerikanischer Chemiker und Erfinder. Goodyear führte die Vulkanisation des Kautschuks ein und schuf damit die Grundlagen für die heutige Kautschukindustrie. Er ist der Erfinder des Hartgummis.
Charles Goodyear wurde als erstes von sechs Kindern von Amasa und Cynthia Goodyear geboren. Mit 17 Jahren erhielt er eine Anstellung in dem großen Handelshaus Rogers Brothers in Philadelphia. 1821 ging er jedoch in seine Heimatstadt zurück und wurde Geschäftspartner im Unternehmen seines Vaters, einem Landmaschinen-Hersteller. 1824 heiratete Charles Goodyear die ebenfalls in New Haven lebende Clarissa Beecher. Zwei Jahre später eröffnete er in Philadelphia ein Einzelhandelsgeschäft für Eisenwaren, in dem er die Produkte seines Vaters verkaufte.
Goodyear experimentierte wie viele andere Tüftler und Unternehmer seiner Zeit mit Kautschuk. Er war fest davon überzeugt, dass seine Experimente von geschäftlichem Erfolg gekrönt sein würden. Sein erstes Werk zur Produktion wasserfester Gummi-Artikel gründete Charles Goodyear 1833 in Roxbury, Massachusetts. Doch der Kautschuk erwies sich bei Hitze als weich und klebrig, bei Kälte als brüchig. Goodyear, in Sachen Chemie Autodidakt, suchte nach einer Methode, ihn unempfindlich gegenüber extremen Temperaturen zu machen. Nachdem er dem Kautschuk die verschiedensten Materialien und Chemikalien hinzugefügt hatte, kam er 1839 durch einen berühmten „wissenschaftlichen Zufall“ zu einer Lösung: Eine Schwefel-Kautschuk-Mischung fiel auf eine heiße Herdplatte, und das Ergebnis war eine trockene und dauerhaft elastische Substanz. Der mit Schwefel vermischte Kautschuk verwandelte sich bei Erhitzung in einen neuen Stoff, in Gummi. Damit hatte Goodyear die Vulkanisation entdeckt.
Goodyear gründete eine Firma zur Entwicklung von Gummihandschuhen und produzierte in der Goldgräberzeit nachgefragte Produkte wie zum Beispiel Zelte. 1844 wurde ihm das Patent Nr. 3633 zum Vulkanisieren von Gummi erteilt. Es beschrieb die Verwandlung von Naturkautschuk in Gummi. Goodyear nannte seine Erfindung "metallic gum elastic composition". Um die Urheberschaft an der Erfindung entbrannte anschließend ein erbitterter Kampf zwischen Goodyear und seinem Konkurrenten Day, der in einem der bekanntesten Gerichtsprozesse des 19. Jahrhunderts mündete.
Ein weiterer Fortschritt gelang Goodyear mit der Fabrikation von Hartgummi um 1850.
Im Jahre 1851 wurde Goodyear zur ersten Weltausstellung nach London eingeladen und stellte dort Möbel und Haushaltsgegenstände aus Gummi vor. Goodyear investierte 50.000 Dollar in eine Neuausstellung in Paris, zu der Napoleon III. kam, und auf der ihm als Auszeichnung für den Ehrenpavillon (mit Gummivorhängen) und ein weiteres Objekt das Kreuz der französischen Ehrenlegion verliehen wurde.
1855 stellte Goodyear das erste Gummi-Kondom her, das 1870 mit zwei Millimeter Dicke und vernahtet serienmäßig produziert wurde.
Charles Goodyears Gesundheitszustand verschlechterte sich durch den jahrelangen Umgang mit Bleioxid, während er in zwei Bänden die Erfahrungen seines Lebens festhielt, von denen 12 Exemplare gedruckt wurden. Im Jahre 1860, sechs Monate vor seinem 60. Geburtstag, verstarb Goodyear. 38 Jahre nach dem Tod Charles Goodyears gründeten zwei deutsche Einwanderer eine Firma mit dem Namen Goodyear Tire & Rubber Company, um Reifen herzustellen. Der Name wurde ihm zum Gedenken gewählt.
Als Geschäftsmann war er wenig erfolgreich gewesen. Trotz der vor allem für die spätere Autoindustrie bedeutsamen Patente blieb Goodyear, der mehrmals zu Haftstrafen verurteilt wurde, weil er seine Schulden nicht zurückzahlen konnte, bis zu seinem Tod mittellos. Eine Zeitung schrieb einmal über Goodyear:
"Wenn ihr einen Mann seht, in Schuhen, mit Mantel und Hut aus Kautschuk, aber ohne einen Cent in der Tasche, dann habt ihr Charles Goodyear vor euch."
Goodyear