Wel eens van Goodyear gehoord? Ik kende het vroeger van mijn speelgoedautootjes. Op de mooiste autootjes stond het in grote letters op de zijkant van de banden. En als die bandjes dan ook nog van echt rubber waren, dan reden de autootjes het lekkerst.

Goodyear is een bedrijf dat autobanden maakt, net zoals Michelin. Ze hebben hun naam te danken aan Charles Goodyear:

De man die rubber nuttig maakte

In 1839 was Goodyear 39 jaar en had hij zo’n beetje zijn hele leven al aan rubber besteed. Hij was er razend enthousiast over, terwijl de rest van de wereld het rubber eigenlijk al had opgegeven. Want rubber zoals het uit de natuur gehaald werd had namelijk een erg onpraktische eigenschap: het was gevoelig voor temperatuur. In de winter was het hard (maar soepel) en erg nuttig. Maar in de zomer was het zacht of zelfs bijna vloeibaar. Daar kan je geen fatsoenlijke fietsband van maken!

Rubber is een natuurlijk polymeer. Het bestaat uit lange strengen aan elkaar geknoopte moleculen. Een stukje rubber bestaat uit zo veel strengen dat ze als spaghetti door elkaar heen zitten. Eén grote warboel dus. Die warboel zorgt ervoor dat het stukje rubber in elkaar blijft zitten. Je kunt met je vork op de berg spaghetti duwen, maar hij veert gewoon weer terug.

Rubber is als spaghetti. Soms is het andersom ook waar

Maar omdat de slierten niet aan elkaar vastzitten kun je wel makkelijk een vork vol spaghettislierten uit je bord lostrekken. Dat is ook het probleem van warm rubber: de polymeersliertjes zijn makkelijk te bewegen en kunnen langs elkaar glijden. Het rubber wordt zacht en verliest zijn vorm.

Wanneer het rubber koud wordt, dan bevriest de spaghetti. De slierten kunnen niet goed meer van vorm veranderen en blijven aan elkaar haken. Je bord spaghetti is bevroren, de rubber is hard. Voor het eten heel vervelend, voor je fiets heel fijn.

De uitvinding van weer-onafhankelijk rubber

Goodyear werkte jarenlang aan rubber. Wanneer de rubber koud was, dan was het fantastisch spul en kon hij er de mooiste dingen van maken. Maar in de zomer zakte het als een pudding in elkaar en was het nutteloos. Toch wist Goodyear zeker dat er een manier moest zijn om het rubber hard te houden, onafhankelijk van het seizoen. Hij experimenteerde er op los en kwam vaak in de buurt, maar vond nooit de juiste truc om het voor elkaar te krijgen.

Totdat er een ongeluk gebeurde. Nadat hij rubber met zwavel had behandeld (iets waarvan hij wist dat het het rubber wat harder maakte) morste hij het per ongeluk op een hete plaat. Hij probeerde het er gauw weer af te halen, om te voorkomen dat het zou verbranden. Maar tot zijn verbazing was het spul keihard geworden! Het was gelukt!

Vulkaniseren, of Polymerisatie Deel Twee

Wat was er gebeurd? Goodyear had bij toeval ontdekt hoe je de losse spaghettisliertjes aan elkaar vast kon lijmen. Het proces werd later vulkaniseren genoemd. In de polymeerchemie heet het cross-linken: je maakt de afzonderlijke polymeren aan elkaar vast met behulp van een chemische binding. Zoals in het vorige stukje al besproken werd, bestaat een polymeer uit een lange streng monomeren. Door de polymerisatiereactie worden de losse monomeren aan elkaar vastgemaakt:

Monomeren aan elkaar knopen tot een polymeer

In sommige (natuurlijke) polymeren hebben die monomeren nog een extra zijgroep die niet aan de polymerisatiereactie meedoen.

Monomeren met een zijgroep

Onder de juiste omstandigheden kunnen die groepen later alsnog een extra binding vormen en zo twee strengen aan elkaar vastmaken

Door crosslinks verbind je de losse strengen

Doe je dit vaak genoeg, dan zijn uiteindelijk alle strengen met elkaar verbonden en heb je geen bord spaghetti meer, maar een pasta-netwerk. Wanneer de polymeerketens aan elkaar vast zitten, zit de boel op slot. Het is alsof je de spaghettislierten aan elkaar vast hebt gelijmd: het pasta-netwerk is nog steeds soepel en vervormbaar, maar je kunt de warboel niet meer uit elkaar trekken.

In het geval van Goodyear ging het om een zwavelbrug. Met de zwavelbehandeling bereidde hij de zijgroepen van de polymeerketens voor, waardoor de slierten al beter aan elkaar plakten. Het verhitten in de volgende stap maakte de bindingen definitief vast.

Gevulkaniseerd rubber

Een gevulkaniseerd rubbernetwerk. De groene streng is de ene spaghettisliert, de blauwe is een tweede. De zwarte S’jes (zwavelatomen) vormen de verbinding tussen de twee strengen.

Goodyear werkte nog heel lang verder aan gevulkaniseerd rubber en vroeg een hoop patenten aan. Helaas had hij geen goed zakeninstinct en gaf hij zijn patenten praktisch gratis weg. Uiteindelijk overleed hij in 1860 met een schuld van 200.000 dollar. Toch hebben we aan zijn doorzettingsvermogen het rubber te danken dat de rest van de wereld op dat moment al op had gegeven.

Bandenfabrikant Goodyear werd opgericht in 1898 en is tegenwoordig de grootste banden en rubberproducent ter wereld.

Wil je wekelijks een e-mail update van de Hoofdwerker?

Schrijf je in op de nieuwsbrief!

Nieuwsbrief wordt beheerd via MailChimp