LXX. Ueber den Kautschuk und die Gutta-percha; von Professor Payen. Aus den Comptes rendus, Januar 1852, Nr. 1. Payen, über den Kautschuk und die Gutta-percha. Seit einigen Jahren bildet der Kautschuk mittelst neuer Behandlungen den Rohstoff mehrerer großen Industriezweige, welche eine Menge Artikel und Geräthe für den häuslichen Gebrauch, für die Chirurgie, die mechanischen, physischen und chemischen Gewerbe, sowie für die Schifffahrt liefern. Obwohl Faraday die Zusammensetzung des Milchsafts, welcher den Kautschuk enthält, untersucht, und die Elementar-Analyse des Kautschuks gemacht hat, kannte man bisher doch nicht alle Eigenschaften des Kautschuks in den verschiedenen Zuständen, wie er im Handel vorkommt; feine näheren Bestandtheile waren noch nicht ermittelt. Derselbe Fall ist es hinsichtlich der Gutta-percha, welche wegen der sie vom Kautschuk unterscheidenden Eigenschaften noch merkwürdiger ist als wegen ihrer Aehnlichkeiten mit demselben. Um diese Lücken, zum Theil wenigstens, auszufüllen, nahm ich eine Untersuchung vor, deren Hauptresultate hier folgen: Sorten des festen Kautschuks. – Unter den im Handel vorkommenden Sorten unterscheidet man: 1) den weißen undurchsichtigen Kautschuk, in mehr oder weniger großen Massen; 2) denjenigen in unregelmäßigen, schwach gelblichen und durchsichtigen Blättern; 3) eine Sorte in dicken Blättern oder in kugelförmigen, hohlen oder vollen Massen von graulichbrauner Farbe, welche undurchsichtig sind; 4) endlich den in denselben Formen vorkommenden braunen Kautschuk, welcher mehr oder weniger durchsichtig und fahlgelb ist, wenn man ihn in dünne Stücke zerschneidet. Inneres Gefüge. – Untersucht man sehr dünne Blättchen dieser Sorten unter dem Mikroskop, so beobachtet man darin zahlreiche Poren, welche unregelmäßig abgerundet sind, mit einander in Verbindung stehen, und sich sogar unter dem capillären Einfluß solcher Flüssigkeiten, welche die Substanz nicht aufzulösen vermögen, ausdehnen. Einwirkung des Wassers. – Die Porosität des Kautschuks erklärt uns, daß er von verschiedenen Flüssigkeiten, welche keine merkliche chemische Einwirkung auf ihn äußern, so leicht durchdrungen wird; das Wasser bietet eines der merkwürdigsten Beispiele dieser Art dar. Dünne Schnitten trockenen Kautschuks der beiden ersten Sorten, welche 30 Tage im Wasser eingetaucht blieben, hatten auf 100 Theile, die einen 18,7, die andern 26,4 absorbirt; die erstern hatten an Länge um 5, und an Volum um 15,75 Procente zugenommen. Ein gleiches Eindringen der Flüssigkeit kann mit der Zeit auch bei Massen oder dicken Blättern von Kautschuk stattfinden und natürlich ist dann eine beträchtliche Zeit erforderlich, um es wieder ganz abzusondern; denn da die Schichten an der Oberfläche zuerst austrocknen, so ziehen sich deren Poren bedeutend zusammen und widersetzen sich folglich dem Austrocknen derjenigen Theile welche mehr der Mitte zu liegen. Diese mechanische Verbindung des Kautschuks mit Wasser muß man bei seinem Ankauf berücksichtigen, weil dadurch sein wirklicher Werth um 18 bis 26 Proc. verringert werden kann, während die weißere Farbe eine bessere Qualität anzuzeigen scheint. Ueberdieß widersetzt sich das vorhandene Wasser dem Eindringen der zum Auflösen oder Aufschwellen des Kautschuks gebräuchlichen Flüssigkeiten, und vermindert dessen Zähigkeit sowohl als Dehnbarkeit.Es ist schon lange bekannt, daß die Dehnbarkeit und die Elasticität des Kautschuks mit der Temperatur zunehmen, bei abnehmender Temperatur sich aber vermindern und bei 0° fast ganz aufhören; ferner daß bei + 15 oder 25° C. ausgezogene und bei 0° erkaltete Fäden oder Riemchen bei gewöhnlicher Temperatur ihre Ausdehnung und Steife beibehalten, sich aber, sobald sie auf 35–40° C. erwärmt werden, plötzlich zusammenziehen und ihre frühere Elasticität wieder annehmen. Die nützliche Anwendung, welche die HHrn Rattier und Guibal von diesen Eigenschaften für die Verfertigung elastischer Gewebe machten, sind bekannt. Die anscheinende Weiße und die Undurchsichtigkeit haben in der Regel bloß das zwischengelagerte Wasser zur Ursache, denn eine völlige Austrocknung genügt um die Färbung und Durchscheinenheit zum Vorschein zu bringen. Wirkung des Alkohols. – Wasserfreier Alkohol durchdringt ebenfalls den Kautschuk leicht, besonders bei einer Temperatur von + 78° C.; trockne, durchscheinende, dünne Schnitten wurden undurchsichtig, als man sie acht Tage lang zu wiederholtenmalen in solchem Alkohol erhitzte; sie nahmen an Länge um 46 Tausendstel und an Volum um 94 Tausendstel zu und hatten eine beträchtliche Klebkraft, selbst inmitten des Alkohols, erlangt. Ihr Gewicht hatte im Verhältniß von 100: 118,6 zugenommen, und doch hatten sie an den Alkohol 21 Tausendstel einer schmelzbaren, fahlgelben Fettsubstanz abgegeben. Diese Schnitten waren nach der Verdunstung des Alkohols durchsichtiger und adhärirten einander mehr als vor dieser Behandlung. Wirkung der Auflösungsmittel. – Aether, Benzin, Terpenthinöl, Schwefelkohlenstoff und mehrere Gemenge derselben unter sich und mit andern Flüssigkeiten dringen rasch in die Poren des Kautschuks ein, schwellen ihn stark auf und scheinen ihn aufzulösen; was man in diesem Fall aber für eine vollständige Auflösung zu halten pflegt, ist in der That Folge einer Zwischenlagerung des aufgelösten Theils in dem stark angeschwollenen Theil, welcher letztere die anfänglichen Formen erweitert beibehalten hat und dann leicht aus seinem Zusammenhang zu bringen ist. Mittelst einer hinreichenden Menge jedes Auflösungsmittels können diese beiden Theile fast vollkommen getrennt werden, indem man die Flüssigkeit erneuert, ohne umzurühren und ohne den sehr stark aufgeschwollenen, aber nicht aufgelösten Rückstand auseinander zu reißen. Das Verhältniß des sich leicht auflösenden Theils wechselt, je nach der Kautschuksorte und der Natur des Auflösungsmittels, zwischen 30 und 70 Proc., aber die Eigenschaften der beiden Bestandtheile bleiben nach ihrer Trennung und der Verdunstung der Flüssigkeit verschieden. Die nicht aufgelöste Substanz ist minder adhäsiv, aber zäher; sie hält den größten Theil des braunen Farbstoffs zurück. Die auflösliche Substanz, besonders die zuerst aufgelöste, ist beträchtlich adhäsiver, weicher, minder elastisch, minder zähe und weniger gefärbt. Wasserfreier Aether zieht aus durchscheinendem, ambrafarbigem Kautschuk 66 Proc. weiße auflösliche Substanz aus und hinterläßt 34 Theile von fahlgelber Farbe. Wasserfreies, gut rectificirtes Terpenthinöl entzog der gewöhnlichen braunen Kautschuksorte 49 Proc. auflösliche ambrafarbige Substanz, und hinterließ 51 Proc. unlösliche, durchscheinende Substanz von brauner Färbung. Im Terpenthinöl enthaltene Spuren von harziger Materie reichen schon hin, um beide Bestandtheile adhäsiv zu machen und den aufgelöst gewesenen lange klebrig zu lassen.Durch Reinigen des Terpenthinöls von aller Harzsubstanz mittelst Destillation in einem Rectificir-Apparat mit vielen Abtheilungen, gelang es Hrn. Fritz-Solier, die geschmeidigen Ueberzüge und großen glatten Blätter zu erhalten, welche das Eigenthümliche seines übrigens durch mehrere merkwürdige Erfindungen vervollkommneten Industriezweigs bilden. Terpenthinöl-Dampf auf den Kautschuk gerichtet, entzieht ihm ein wesentliches Oel, welches man aus dem condensirten Product durch Erhitzen desselben in einer Retorte, die sich im siedenden Wasserbad befindet, abdestilliren kann. Dieses ätherische Oel ist farblos und besitzt einen starken, an den des unveränderten Kautschuks erinnernden Geruch. Volum-Vergrößerung. – Wenn man den in Form rechtwinkeliger Prismen geschnittenen Kautschuk in einem großen Quantum des Auflösungsmittels eingetaucht hält, so schwillt derselbe von der Oberfläche gegen die Mitte zu allmählich auf und man kann, wenn diese Aufschwellung ihr Ende erreicht hat, die Volum-Vergrößerung an dem nicht aufgelösten Theil bestimmen. In Benzin, wasserfreiem Aether, Terpenthinöl, sowie in einer Mischung von 100 Schwefelkohlenstoff mit 4 wasserhaltigem Aether haben sich die Dimensionen der Seiten ziemlich verdreifacht; das Gesammtvolum ist folglich 27mal so groß geworden als das ursprüngliche Volum, obwohl sich diese Vergrößerung nur auf den nicht aufgelösten Theil beschränkt, indem sich der andere Theil in der Flüssigkeit auflöste. Eine Mischung von 6 Vol. Aether und 1 Vol. Alkohol, beide wasserfrei, schwellt den Kautschuk bis zum vierfachen Volum auf und löst bloß den minder zusammenhängenden, nicht sehr zähen, aber sehr adhäsiven Theil merklich auf. In rectificirtem Steinöl beobachtete ich in der Kälte eine 30fache Volumvergrößerung, ohne Rücksicht auf den aufgelösten Theil. Der Theil des Kautschuks, welcher den Auflösungsmitteln am meisten widersteht, zeigt unter einem 300fach vergrößernden Mikroskop ein netzartiges Gefüge, dessen ineinandergehende Fäden, indem sie die erwähnten Flüssigkeiten absorbiren, sich ausdehnen und aufschwellen, worauf sie sich nach Maaßgabe der Verdunstung wieder verengen. Die Kautschuklösungen selbst, namentlich die letzte, auf den Objectträger gebracht, nehmen beim Vertrocknen dieses seltsame Gefüge an, welches in diesem Falle durch Versetzen des Rückstands mit Wasser noch augenfälliger gemacht wird. Das beste unter den von mir versuchten Auflösungsmitteln des Kautschuks ist eine Mischung von 6–8 Theilen wasserfreien Alkohols und 100 Thln. Schwefelkohlenstoff; setzt man nämlich dem Schwefelkohlenstoff, welcher soviel Kautschuk enthält, daß er seit mehreren Tagen im Zustand einer etwas consistenten, trüben oder opalisirenden Gallerte verblieb, besagte Menge Alkohols zu, so wird die Masse schnell flüssig und klar; diese Veränderungen sind eine Folge des Auflösens der Fettsubstanz durch den Alkohol und der größern Zertheilung aller Theile; doch sind die zuerst aufgelösten Theile flüssiger und die zuletzt aufgelösten stufenweise klebriger. Setzt man dieser klebrigen Flüssigkeit ihr doppeltes Volum wasserfreien Alkohols zu, so schlägt sich aller Kautschuk nieder; die Auflösung enthält den größten Theil des Schwefelkohlenstoffs, ferner Alkohol, Fettstoffe und Farbstoffe. Der consistente und zähe Niederschlag, welcher von Alkohol und Schwefelkohlenstoff ganz imprägnirt ist, löst sich durch einen Zusatz dieser letzteren Flüssigkeit natürlich leicht wieder auf, und durch öfteres Wiederholen dieser Behandlung kann folglich der Kautschuk besser gereinigt und seine Auflösung durchsichtiger gemacht werden. In dem von Hrn. Gérard zu Grenelle gegründeten Etablissement zum Ausziehen des Kautschuks in cylindrische Fäden bereitet man einen Teig, indem man den mit 5 Proc. gewöhnlichen Alkohols vermischten Schwefelkohlenstoff verwendet; dieser Alkohol enthält 15 Proc. Wasser, welches sich der Auflösung des Kautschuks widersetzt; man vereinigt so die günstigsten Umstände zum Aufschwellen des Kautschuks, so daß er leichter durchknetet werden kann und besser durch das Zieheisen geht, ohne daß er wirklich aufgelöst würde, wodurch das Product an Zähigkeit sehr verlieren würde. Man verdankt Hrn. Gérard eine neue Beobachtung, welche er zur Darstellung äußerst feiner Fäden zu benutzen wußte. Als er Fäden, welche so stark ausgezogen waren, daß sie die sechsfache Länge erreicht hatten, auf 100° C. erhitzte, wurde diese Ausdehnung eine bleibende und diese Fäden eigneten sich nun zu einer zweiten ähnlichen Ausdehnung. Wenn man die erhaltene Länge fünfmal nacheinander versechsfacht, so muß die anfängliche Länge sich natürlich in dem Verhältniß von 1 zu 16625 vergrößern, und da der Durchmesser sich im Verhältniß dieser ungeheuren Verlängerung vermindert, so müssen die Fäden einen bisher noch nicht gekannten Grad von Feinheit erlangen. Die von Hrn. Gérard entdeckte neue Eigenschaft des Kautschuks ist gewiß eine der merkwürdigsten. Nach den erwähnten Thatsachen ist der Kautschuk wohl als einer derjenigen Körper zu betrachten, welche wegen ihrer verschiedenen Bestandtheile Eigenschaften besitzen, die zwischen jenen der auflöslichen und der unauflöslichen Substanzen die Mitte halten oder nahe an den Gränzen der Auflöslichkeit stehen. Durch seine physischen Eigenschaften unterscheidet er sich sehr von jenen nähern Pflanzenbestandtheilen, deren rasche und vollkommene Auflöslichkeit jene eigenthümlichen Formenveränderungen nicht zuläßt, welche gewisse bildbare Materien des Pflanzenorganismus darbieten, wie einerseits der Zellenstoff und die stärkmehlartigen Substanzen, und andererseits der Kautschuk und die Gutta-percha. Vorstehende Resultate zeigen überdieß, daß der im Handel vorkommende Kautschuk beständig, aber in wandelbaren Verhältnissen enthält: 1) den leicht auflöslichen, dehnbaren, adhäsiven Kautschuk; 2) den zähen, elastischen, ausdehnbaren und nur wenig auslöslichen nähern Bestandtheil; 3) Fettsubstanzen; 4) ein wesentliches Oel; 5) einen Farbstoff; 6) stickstoffhaltige MaterienDie eine dieser Materien wird vom wasserfreien Alkohol mit den Fettsubstanzen ausgezogen; man entzieht sie dem ausgetrockneten Rückstand durch Wasser, welches sie auflöst, worauf man sie durch Wiederauflösen in Alkohol reinigt, welchen letztteren man dann verdunstet.; 7) Wasser, welches bis 26 Proc. betragen kann. Wenn man diese verschiedenen näheren Bestandtheile isolirt, so behält keiner davon die Elasticität und Ausdehnbarkeit in dem Grade bei, wie sie solche vereinigt besitzen, was von der Adhärenz zwischen den Fasern, welche von der Fettsubstanz schlüpfrig, von dem auflöslichen und weichen Bestandtheil überdieß geschmeidiger gemacht werden, herzurühren scheint. Die Proben, welche ich der Akademie vorlege, weisen einige der in dieser Abhandlung angegebenen neuen Charaktere des Kautschuks direct nach; sie zeigen die Verschiedenheit, welche im Aussehen, der Farbe, Adhärenz und Zähigkeit zwischen dem auflöslichen und dem unauflöslichen Bestandtheil stattfindet; ferner zwischen dem wasserfreien und dem wasserhaltigen Kautschuk; man bemerkt darunter den um sein siebenundzwanzigfaches ursprüngliches Volum aufgeschwollenen Kautschuk, welcher inmitten des im Uebermaaß vorhandenen Auflösungsmittels die flachen und eckigen Formen der zerschnittenen Riemen beibehält. Auch Proben der Gutta-percha habe ich beigelegt, welche auf dieselbe Weise noch leichter in zwei besondere Bestandtheile zu zerlegen ist, nämlich in einen unauflöslichen, worin die Farbstoffe zurückbleiben, und einen farblosen, welcher übrigens zähe, dehnbar ist, kurz alle nützlichen Eigenschaften des Rohmaterials besitzt.Der Schwefelkohlenstoff und noch besser diese mit 6–8 Procent wasserfreiem Alkohol vermischte Flüssigkeit zerlegen so die Gutta-percha, indem sie den größten Theil derselben (85 bis 90 Proc.) auflösen. Steinöl, Alkohol, Benzin, Aether, selbst Terpenthinöl, scheinen sie in der Kälte nicht aufzulösen, entziehen ihr aber ihren andern Bestandtheil; Wasser durchdringt sie langsam und kann ihr Gewicht um 3 Procent erhöhen. Im zweiten Theile dieser Abhandlung werde ich die nähere Zusammensetzung der rohen Gutta-percha angeben, ferner einige Erscheinungen beim Vulcanisiren des Kautschuks mittelst verschiedener Agentien und die Eigenschaften des vulcanisirten Products beschreiben; der letzte Theil wird die Analysen, die unterscheidenden Merkmale und die vorzüglichsten Anwendungen des Kautschuks und der Gutta-percha enthalten.