Goodyear erhitzte Kautschuk mit Schwefel, damit er nicht schmilzt und reißt

In den 1830er Jahren war Naturkautschuk, der aus tropischen Bäumen als milchiger Saft gewonnen und mit Säure koaguliert wurde, geschmeidig und ansprechend, aber nahezu unbrauchbar. Ein heißer Sommer schmolz bei mehr als einem frühen Hersteller einen ganzen Lagerbestand zu stinkender Paste; Kälte ließ ihn erstarren und reißen; selbst bei Raumtemperatur klebte er an allem, was er berührte. Dutzende Unternehmer hatten das „Kautschukfieber“ gepackt, und sie gingen bankrott, als sie ihn trotzdem verkaufen wollten.

Charles Goodyear wurde von diesem Problem besessen. Sein erster echter Fortschritt kam 1834, als Salpetersäure die Kautschukoberfläche glatt, trocken und nicht klebrig machte, was ihm in Boston einen Vertrag der U.S. Post Office für Postsäcke einbrachte. Doch die Säcke schmolzen an einem heißen Tag erneut, und er war wieder pleite. Dann versuchte er, Schwefel in den Kautschuk zu mischen, was ihn weniger klebrig und temperaturstabiler machte, aber immer noch zu weich.

Im Jahr 1839 hielt er in einem Gemischtwarenladen in Massachusetts einen Klumpen seines schwefelverstärkten Kautschuks in der Hand und schleuderte etwas davon auf einen heißen bauchigen Ofen. Als er es abkratzte, stellte er fest, dass der Teil, der die Hitze getroffen hatte, bemerkenswert zäh geworden war. Dieser Unfall löste fünf weitere Jahre voller Experimente aus – Hitze durch Teekessel, Backofen und Bügeleisen –, bevor er das Kochen der Schwefel-Kautschuk-Mischung unter Druck perfektionierte, ein Verfahren, das er nach dem römischen Feuergott Vulkanisation nannte.

Die entscheidende Erkenntnis war, was die Hitze und der Schwefel bewirkten: Sie bedeckten nicht einfach die klebrige Oberfläche, sondern veränderten die innere Struktur des Kautschuks, sodass die Ketten nicht mehr aneinander abgleiten konnten. Goodyear erhielt 1844 das US-Patent 3.633. Er selbst verdiente damit fast nichts – Rivalen stahlen das Verfahren, er verlor sein Vermögen und seine Gesundheit vor Gericht, und er starb 1860 verschuldet –, aber die von ihm entdeckte Reaktion ermöglichte die moderne Kautschuk- und Reifenindustrie.

Kautschuk mit Schwefel vulkanisieren

Naturkautschuk besteht aus langen, verknäuelten Polymerketten, die bei Wärme verrutschen und weich werden und bei Kälte erstarren.

Schwefel plus Hitze erzeugt Querverbindungen, die die Ketten zu einem Netzwerk verbinden und ihr freies Abgleiten blockieren.

Das vernetzte Netzwerk bleibt über einen weiten Temperaturbereich elastisch, sodass es nicht mehr schmilzt oder reißt.

Das Verfahren war einfach und wirkte auf den Kautschukrohstoff selbst, sodass jeder es im großen Maßstab reproduzieren konnte.

Das Versagen eines Materials ist ein molekulares Problem, kein Formulierungsproblem: Man muss die Art und Weise beheben, wie die Ketten verbunden sind, statt zu versuchen, das Symptom mit Zusatzstoffen zu kaschieren.

Goodyear erhielt 1844 das US-Patent 3.633, doch Rivalen kopierten das Verfahren, und er verbrachte seine verbleibenden Jahre vor Gericht. Er verlor seine europäischen Patente wegen Formalitäten und starb 1860 mit mehr als 200.000 Dollar Schulden; erst nach seinem Tod verdiente seine Familie genug an Lizenzgebühren. Die Goodyear Tire & Rubber Company, 1898 in Akron, Ohio, gegründet, wurde ihm zu Ehren benannt, obwohl er nie mit ihr verbunden war. Die Hälfte des heute hergestellten Kautschuks ist synthetisch, doch die von ihm entdeckte Vulkanisation bildet die Grundlage der Reifen- und Kautschukindustrie.