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19. Jahrhundert

"Am Anfang war's Käse"!

Kunststoff ist keineswegs eine Erfindung der industriellen Revolution. Das Material ist weitaus älter. Vorläufer von Kunststoffen gab es in allen Kulturen. In Arabien wurden Wasserbecken und Kanäle mit natürlichem Asphalt abgedichtet. Ebenso wurden dort bestimmte Baumharze als Gummi Arabicum eingesetzt und nach Europa exportiert. Aus Osteuropa ist Bernstein als fossiles Harz für die Ver- wendung bei Pfeilspitzen und Schmuckgegenständen bekannt. Im Mittelalter wurde Tierhorn durch bestimmte Verfah- renschritte in einen plastisch verformbaren Stoff verwandelt

1531 entdeckte der Augsburger Benediktinerpater Wolfgang Seidel, dass man aus Magerkäse ein im warmen Zustand formbares und nach dem Erkalten ein äusserst festes Material herstellen konnte. Den Käse unterzog er einer lange dauernden Prozedur des Erhitzens und Reduzierens, bis daraus schließlich Kunst- horn oder Kasein wurde. Es ist "hart wie Knochen und wunderbar durchscheinend" kommentierte der Erfinder des Kunststoffs sein Resultat. Das Kasein wurde da- raufhin unter anderem zum Herstellen von Formen, Trinkgeschirr oder Schmuck- stücken benutzt. Durch Zugabe von Farbstoffen konnten die Gegenstände sogar nach Belieben koloriert werden.

Naturforscher brachten aus Malaysia und Brasilien im 17. und 18. Jahrhundert elastische Massen, gewonnen aus milchigen Baumsäften, mit. Hierfür wurde der Begriff Gummi in Deutschland eingeführt. Seit Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelte sich eine rasch wachsende Gummi-Industrie. Der Erfinder Charles Goodyear stellte fest, dass sich Gummi durch Zusatz von Schwefel und durch Vulkanisation in einen guten Reifenwerkstoff verwandeln lässt. Ebenso entdeckte er Hartgummi, eine bei Wärme verformbare aber bei Raumtemperatur harte Mas- se, welche anfangs Ebonit genannt wurde. Daraus wurden zum Beispiel Schmuck- stücke, Füllfederhalter, Teile von Musikinstrumenten und Telefonen gemacht. Dieser erste Duroplast startete die Entwicklung der Kunststoffe als Werkstoff im Umfeld des Menschen.

Es dauerte noch lange bis es gelang die makromolekularen Naturstoffe  künstlich nachzubauen. Das Material, dessen Name vom griechischen ”plassein” (=formen) abgeleitet wurde, ist der dominante Werkstoff unserer Zeit. Es gibt so gut wie kein Produkt mehr ohne diesen Stoff, dessen Geschichte 1

Christian Friedrich Schönbein

846 mit einem lauten Knall begann – in einer Küche. Die nämlich nutzt der deutsche Chemie-Professor Christian Friedrich Schönbein als Labor. Als er einen mit Schwefel- und Salpetersäure gefüllten Glaskolben umstößt, greift er hastig nach einer baumwollenen Schürze, um die ätzende Flüssigkeit aufzuwischen. Doch als er die Schürze zum Trocknen über den Ofen hängt, passiert es: Das Baumwolltuch geht mit einem Zischen in Flammen auf – und verpufft regelrecht. Was war passiert? Die aggressive Säuremischung hatte den Hauptbestandteil der Baumwolle verändert: die Zellulose – jenes fase- rige Material, aus dem die Zellwände aller Pflan- zen bestehen. Den Zellulose-Molekülen wurden durch die Salpeter-Schwefelsäure-Mischung so genannte Nitrogruppen hinzugefügt: chemische Bauelemente, die aus der Zellulose eine Nitrozellulose (chemisch besser: Zellulo- senitrat) machten – und die ist dreimal so explosiv wie Schiesspulver. Schönbein hatte per Zufall Schiessbaumwolle hergestellt. Militärs zeigten Interesse an dem Stoff – aber nur, bis etliche Versuchsanlagen und Fabriken in die Luft flogen...

Schönbein indes experimentierte weiter. Und als er nitrierte (d. h. mit Salpeter- säure behandelte ) Zellulose in Äther und Alkohol legte, stellte er erstaunt fest: Sobald die Lösungsmittel verflogen waren, blieb eine gallertartige, klebrige Masse übrig. Er nannte sie »Kollodium« – nach dem griechischen Wort für Leim. Was er noch nicht ahnte: Dieses »kolloidierte« Zellulosenitrat sollte die Grundlage indus- trieller Kunststoffe werden. Zunächst versuchte man, die Gallerte als Lack, Firnis und wasserdichte Beschichtung von Stoff zu verwenden. Das missglückte zwar, aber das beginnende Industriezeitalter knüpfte bereits viel weiter gehende Hoff- nungen an dieses Material: Wenn es gelänge, daraus eine formbare Masse herzustellen, dann ließen sich vielleicht Gebrauchsgüter in großen Mengen leicht und billig gießen.

Das gleiche Ziel hatte auch der amerikanische Chemiker John Wesley Hyatt. Angestachelt wurde er von einem 10’000-Dollar-Preisausschreiben, mit dem ein neue

John W. Hyatt

r Werkstoff für Billardkugeln gesucht wurde, der das teure Elfenbein ersetzen sollte. Wie Schönbein stellte Hyatt zuerst aus Baumwolle nitrierte Zellulose her. Aber er mischte Kampfer hinzu und setzte die Masse unter Hitze und Druck. Ergebnis: ein Thermoplast – eine Masse, die man in eine Form gießen kann, die sie beibehält, selbst wenn die Kräfte, die sie geformt haben, entfernt worden sind. Damit war der erste strahlende Stern am Kunststoffhimmel aufgegangen: Die Welt hatte ein neues Material. Hyatt nannte es »Zelluloid« – eine Wort- verbindung von »Zellulose« und dem griechischen Suffix »oid« (ähnlich).

Das farblose Zelluloid ließ sich beliebig einfärben; wie kein anderer Werkstoff erlaubte es eine Vielzahl von Maserungen und Strukturen; und nach der Aushär- tung konnte es in heissem Wasser erwärmt und in immer wieder neue Formen gegossen werden: ein endlos wiederholbarer Kreislauf. Dieser Thermoplast er- wies sich als ideales Rohmaterial für das Maschinenzeitalter. Anders als Holz oder Metall, die eine geübte Hand bearbeiten muss, lässt sich der Thermoplast leicht mit den mechanisierten Methoden der Massenproduktion formen – zu Kämmen, Schalen, Brillengestellen und vielem anderen mehr. Insbesondere im Haushalt erwarb sich das Material große Sympathien: Hemdkragen aus Zelluloid mit der eingepressten Struktur von Baumwollstoff ersparten ständiges Bleichen, Stärken und Bügeln. Ein wahrer Run auf die neuen preiswerten Gebrauchsgüter setzte ein.

1860 beschäftigte sich Alexander Parkes mit der Verarbeitung von Naturgummi. Durch die Entdeckung der Vulkanisierung und der ersten Fertigungsmaschinen wurden auf

Alexander Parkes

diesem Gebiet grosse Fortschritte gemacht. Sein Interesse für andere Substanzen  wurde erweckt. Parkes befasste sich nun mit dem in Basel erhaltenen Zellulosenitrat und fand ein neues Material, das in festem, verformbaren und in flüssigem Zustand verwendet werden konnte und das mal hart wie Elfenbein, mal lichtundurchlässig, mal flexibel, mal wasserundurchlässig oder verfärbbar war und das genau wie Metall mit dem Werkzeug bearbeitet, formgestanzt oder gewalzt werden konnte.  Dies geschah auf einer internationalen Messe in London, auf der die ersten Muster dieser Materie ausgestellt wurden, die zweifelsohne als der erste und ursprüngliche Kunststoff gelten kann, der dann Stammhalter einer grossen Familie von Polymeren wurde, zu der sich heute einige hundert Komponenten zählen können.

Als am 8. August 1884 George Eastman, der Chef des Kodak-Konzerns, einen Film auf Zelluloidbasis zum Patent anmeldete, war der erste Schritt ins Plastik- zeitalter endgültig getan. Aus den Eiweissen der Milch wurde Kunsthorn gezaubert, etwa für Knöpfe und Gürtelschnallen. Und der Saft des Gummibaums wurde che- misch verwandelt, um aus dem weichen Material widerstandsfähigen Kautschuk zu machen für Autoreifen, Regenmäntel und Isolationen.

1897 im Labor des bayerischen Chemikers Adolf Spitteler - so geht die Legende - warf die dort lebende Katze eine Flasche Formaldehyd um, deren Inhalt sich in ihre gefüllte Milchschale ergoss. Die Milch gerann zu einer hornartigen Verbindung, die nach Zelluloid roch. Ernst Krische, ein hannoveraner Hersteller von Schulheften, trat im selben Jahr an Spitteler heran, um seinem von der Schulbehörde erteilten Auf- trag zur Produktion weisser abwaschbarer Schreibtafeln nachkommen zu können. Seine Idee, Karton mit Kasein, einem Protein der Milch, zu beschichten, war daran gescheitert, dass das Kasein beim Kontakt mit einem feuchten Schwamm weich wurde. Indem die beiden Forscher, inspiriert durch das Malheur mit der Katze, Formaldehyd zum Kasein gaben, war nicht nur das Problem der Schreibtafeln gelöst, sondern auch ein neuer Kunststoff erfunden, der erfolgreich unter dem Na- men Galalith, in England als Erinoid, vermarktet wurde.

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