Bildung + Gesellschaft

Vor einhundert Jahren postulierte Hermann Staudinger das Konzept der Makromoleküle und wurde zum Pionier dieses Chemiezweigs. Helmut Ringsdorf, der letzte Diplomand Staudingers, erzählt von einem Wissenschaftler, der seiner Zeit voraus war – in mehrerer Hinsicht.
Nachrichten aus der Chemie: „Der letzte Diplomand Hermann Staudingers“, so werden Sie oft vorgestellt.Helmut Ringsdorf: Nun, ich war tatsächlich der letzte Student, der in seinen Arbeitskreis ans Institut für Makromolekulare Chemie in Freiburg kam. Tatsache ist, dass ich zwar der letzte war, der seine Diplomarbeit im Staudingerschen Institut für Makromolekulare Chemie machen konnte; betreut hat mich damals aber Hans Krässig, der als Dozent am Institut tätig war. Als ich dann später als Postdoktorand in die USA ging, hieß es dort: Du bist der letzte Schüler von Hermann Staudinger, und diesen Titel bin ich nie mehr losgeworden.<figure><img src="https://media.graphcms.com/1Z6e32gT4m2GZwMeVrB9"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Helmut Ringsdorf war Professor für organische Chemie in Mainz. Als Doktorand am Freiburger Institut für Makromolekulare Chemie half er Hermann Staudinger bei der Niederschrift dessen autobiographischer „Arbeitserinnerungen“. Foto: Christian Remenyi</figcaption></figure>
Wie kam es überhaupt dazu?Anfang der 1950er Jahre war es wegen der damals langen Semesterferien fast eine Selbstverständlichkeit für Chemiestudenten, in der Industrie zu arbeiten. Diese Zeit habe ich überwiegend bei Bayer in Leverkusen verbracht. Wegen meines Interesse an Polymerchemie, Kunststoffchemie, makromolekularer Chemie schlug mein Vorgesetzter, Dr. Graulich, vor: „Geh‘ nach Freiburg zum Institut vom alten Staudinger und mach dort Diplom- und Doktorarbeit.“Hermann Staudinger hatte 1953 den Nobelpreis gekommen und Sie fuhren dann Anfang des Sommersemesters 1954 einfach so nach Freiburg, …Dort kannte ich lediglich eine frühere Schulkameradin, Else, aus der Volksschulzeit. Sie meinte: „Helmut, da hast du keine Chance; Staudinger hat gerade einen Nobelpreis bekommen und da ist jetzt nur Zirkus. Wenn er dich nicht vorlässt, dann verwende einfach eine Ausrede und sag, du wärst ein Freund der Familie Vogt. Das ist mein Chef, Leiter am Freiburger Weinbau-Institut und mit Staudinger im Rotary-Club.“ So gewappnet, bin ich dann zu Staudingers Sekretärin, Fräulein Hasel, eine zarte, herzliche Persönlichkeit, mit der ich später viel zusammengearbeitet habe. Sie gab mir auch keine Chance, da Staudinger nur noch Promotionsstudenten mit bereits bestandenem Diplom aufnehmen wollte. In meiner Verzweiflung warf ich hier den Rettungsanker von Else: „Aber ich bin doch ein Freund der Familie Vogt!“Und es half…Fräulein Hasel ging nochmals zu Herrn Staudinger, kam zurück und sagte: „Sie sind morgen früh bei Hermann Staudinger eingeladen.“ Dort wurde ich herzlich empfangen und nach einem längeren Gespräch über Kunst- und Kautschukprobleme, über Philosophie und Politik, kam dann die von mir befürchtete Frage: „Woher kennen Sie eigentlich meinen Freund Vogt?“ Ich musste einfach beichten, als Versuch mich zu retten. Sein Gesicht veränderte sich, war anfangs ärgerlich, am Schluss dann lachte er: „Wissen Sie, Sie sind ein Glückspilz, diesen Vogt vom Rotary-Club, den mag ich überhaupt nicht. Ich habe einen Schulfreund namens Vogt, der ist Gefäßchirurg. Für ihn würde ich alles tun, aber Sie sind jetzt drin und können im Institut anfangen.“ Damit begann ich meine Diplomarbeit in seinem Institut, allerdings –wie gesagt – nicht bei ihm selbst.Sie haben Hermann Staudinger aber doch näher kennengelernt, als Sie ihm in den 1950er Jahren bei der Aufzeichnung seiner Arbeitserinnerungen halfen, die dann im Jahr 1961 veröffentlicht wurden.Das ist richtig. Nachdem Staudinger die Institutsleitung aufgegeben hatte, promovierte ich bei seiner Nachfolgerin, Elfriede Husemann, genannt die Husefrau. Dort rief er mich eines Tages an und sagte, er brauche jemanden beim Schreiben seiner Arbeitserinnerungen. Anfangs hatte ihm Walter Hahn geholfen, der dann aber als Postdoc in die USA ging.In dieser Zeit kamen Sie ganz nah an Staudinger heran?Ja, das kann man wirklich sagen. Es war eine sagenhafte Zeit für einen jungen Doktoranden. Nachdem Staudinger es überwunden hatte, dass die Max-Planck-Gesellschaft den Bau eines neuen Instituts für ihn abgelehnt hatte, ging er mit großer Aktivität und einer jugendlichen Freude an die detaillierte Beschreibung all seiner Arbeiten heran: Arbeiten über eine Vielzahl von niedermolekularen Verbindungen höchst unterschiedlicher Struktur. Dann sein Einstieg in die Schmierenchemie, die damals so verachtete Kunststoffchemie.In dieser Zeit habe ich Hermann Staudinger als einen sehr warmherzigen, aber nüchtern und klar denkenden Wissenschaftler erlebt, zu dem ich nach einiger Zeit eine herzliche Gemeinsamkeit aufbaute.Er ist aber doch auch als jemand beschrieben worden, der anderen Meinungen gegenüber extrem intolerant sein konnte.Sicher, er war eine strenge Persönlichkeit, aber als intolerant habe ich ihn nie erlebt.Bevor Staudinger sein eigentliches Arbeitsgebiet begann, die makromolekulare Chemie, war er schon lange ein bekannter und begnadeter Organiker.Noch aus seiner Zeit in Straßburg stammen die ersten Beschreibungen von Ketenen und ihrer hohen Reaktionsfähigkeit sowie von Oxalsäuredichlorid. Seine folgenden Arbeiten in Zürich mit einer intuitiv kreativ arbeitenden Gruppe waren sehr erfolgreich. Zwei seiner Doktoranden mit verschiedenen Arbeitsrichtungen, Leopold Ruzicka und Tadeus Reichstein, die über Tropin, synthetischen Pfeffer und Pyrethrine gearbeitet haben, wurden mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.Beide erhielten ihn sogar noch vor Staudinger, Ruzicka 1939, Reichstein 1950.Er selbst war froh und stolz darüber, nie ärgerlich. Damit begann eine Schulenbildung um Staudinger, die sowohl die organische Chemie, die Zellbiologie als auch seine makromolekulare Chemie umfasste.Er wird häufig als der Vater der makromolekularen Chemie tituliert. Ist es korrekt, ihn so zu nennen?Die Formulierung „makromolekulare Chemie“ ist sicher seine ganz entscheidende, persönliche Bemerkung über das ganze Gebiet polyreaktiver Verbindungen. Hermann Staudinger umfasst mit dieser Formulierung den Zusammenhang von synthetischen und natürlichen Schritten, von niedermolekularen zu makromolekularen Verbindungen. Er schreibt bereits 1934 in einer Festschrift einen Artikel über „die Bedeutung der Erforschung der Konstitution hochpolymerer Stoffe für die Biologie“. Lange vor seinem Nobelpreis, im Jahr 1937, publizierte er eine Arbeit über die Bedeutung der makromolekularen Chemie für die Biologie, und bereits 1947 veröffentlichte er ein Buch über makromolekulare Chemie und Biologie.Er war seiner Zeit also durchaus voraus?All diese Arbeiten aus einer Zeit, als die gemeinsamen Mechanismen von biologischen und synthetischen Systemen noch nicht einmal angedacht waren, zeigen, wie modern seine Denkweise war und dass Staudinger erkannt hatte: Natürliche und synthetische Reaktionsprozesse sind für makromolekulare Verbindungen identisch. Er wusste natürlich, dass Emil Fischer schon vor dem Ersten Weltkrieg Oligopeptide verschiedenster Aminosäuren systematisch synthetisiert und charakterisiert hatte. Er kannte auch Bakelit als makromolekularen Werkstoff des frühen 20. Jahrhunderts.Das Kunststoffzeitalter hatte also schon vor der makromolekularen Chemie als akademisches Fach begonnen?Ja, schon längst. Es gibt ein Bild von vor dem Ersten Weltkrieg, das Kaiser Wilhelm II. zeigt, wie er der Bereifung seines Autos zuschaut. Die Reifen bestehen aus synthetischen Polybutadien-Isopren-Copolymeren, also synthetischem Kautschuk. Der Schritt Hermann Staudingers von der niedermolekularen Chemie zu den Makromolekülen war ein Schritt, der Visionen und Mut brauchte, es war mit Sicherheit ein Paradigmenwechsel. Große Moleküle, Staudingers Makromoleküle sind durch seine überzeugende Hartnäckigkeit in die Vorstellung der Wissenschaft eingegangen. In seinem Nobelvortrag fasst er diesen Gedanken so zusammen: Es gibt Makromoleküle, und sie werden in Zukunft große Bedeutung für die Biologie haben, denn nur mit so großen Molekülen kann die lebende Zelle aufgebaut werden. Sie haben dank ihrer Größe und Bausteine auch verschiedene Formen. Dadurch sind sehr unterschiedliche Strukturen möglich, wie sie die Zelle benötigt.Parallel zu Staudingers Arbeiten in der organischen und makromolekularen Chemie gab es in der Biomedizin raschen Fortschritt.Auch die Biowissenschaft war in schneller Entwicklung und stand in voller Blüte, als Staudinger 1953 den Nobelpreis bekam. Es gibt kein besseres Beispiel von zwei sich parallel entwickelnden wissenschaftszweigen, als die Tatsache, dass Hermann Staudinger in Stockholm den Nobelpreis für Chemie erhält und gleichzeitig Hans Adolf Krebs und Fritz Lipmann – beides auch ursprünglich Freiburger – den Preis für Medizin entgegennehmen konnten. Kein Regisseur hätte das besser in Szene setzen können.Bei allen Erfolgsgeschichten darf man aber nicht vergessen: In den 1920er Jahren war Staudingers Konzept der makromolekularen Chemie eine Minderheitsmeinung. Er hat um Anerkennung kämpfen müssen, nicht wahr?Ja. Das war so! Er hatte mit den Kolloidchemikern um Wilhelm Ostwald in Leipzig zu kämpfen, die alle höhermolekularen Kolloidprodukte – die eigentlichen Polymere – lediglich als Aggregate kleinerer Kolloidteilchen diskutierten. Und Heinrich Wieland, damals einer der bekanntesten Organiker Deutschlands, empfahl ihm einmal, er müsse seine Produkte besser reinigen, denn organische Moleküle mit einem Molekulargewicht über 5000 gebe es nicht.Waren diese Zeit und diese Anfeindungen noch ein Thema, als Sie mit Staudinger zusammenarbeiteten?Nein, das war für mich überhaupt nicht mehr sichtbar. Die einzige Wunde, die er bisweilen noch mit sich herumtrug, war die Tatsache, dass er nach dem Nobelpreis aus Altersgründen kein neues Max-Planck-Institut mehr bekommen hatte.Hermann Staudinger hat ja – ungewöhnlich für einen im Kaiserreich geborenen Hochschullehrer – dem damaligen Zeitgeist entgegengesetzte Meinungen über die weltpolitische Lage vertreten.Ja, Hermann Staudinger trat schon als junger Professor nicht nur als Chemiker auf. Er vertrat sehr früh eine klare politische Meinung. In der Züricher Zeit zum Beispiel, dass der Erste Weltkrieg nicht zu gewinnen sei. Und er hat daraus eine pazifistische Haltung abgeleitet: Er hat die entsetzlichen Möglichkeiten und die Gefahr der Massenvernichtungswaffen erkannt und Fritz Haber für seine Giftgas-Kriegsführung stark kritisiert – auch noch in der Zeit, als ich mit ihm zusammenarbeitete. Für mich gehört Staudinger zu einem der wenigen Hochschullehrer, die in ihrem Lehrengagement nicht nur die reine Fachlichkeit, sondern auch die Menschlichkeit und die soziale Struktur einer Gesellschaft im Blick hatten.Es half sicher auch, dass Staudinger von 1912 bis 1926 an der ETH Zürich in der neutralen Schweiz lebte und lehrte und nicht im kriegstaumelnden Deutschland.Ja, und da war auch der starke Einfluss seiner ersten Frau, Dora Staudinger, die sehr sozial orientiert und in der Schweiz politisch aktiv war. Er selbst war nicht Pazifist aus moralischen Gründen, sondern kühl argumentierend, wie es seine Art war, aus rationalen.Im Jahr 1926 kam es zur Scheidung, und Staudinger wurde ans Institut für organische Chemie der Universität Freiburg berufen. Seine pazifistischen Äußerungen im Ersten Weltkrieg hätten nach seiner Berufung nach Freiburg in den 1930er Jahren seine Karriere beinahe beendet, als ihn der „braune“ Universitätsrektor und Philosoph Martin Heidegger bei den Machthabern denunzierte.Ja. Martin Heidegger war ein hasserfüllter Mann, der damals in SA-Uniform in der Universität herumlief. Aber er hatte keine Chance, da Staudinger fachlich unangreifbar war. Die Industrie wollte und brauchte ihn, oder noch härter formuliert: Der Krieg brauchte Kunststoffe. Hier muss man auch klar sagen: Hermann Staudinger war sicher kein offizieller Gegner der Machthaber, aber noch weniger ein Freund der Nazis. Er konnte in der damaligen Zeit ein Institut für Makromolekulare Chemie gründen, weil die Gesamtheit seiner Forschung zu synthetischen und natürlichen Makromolekülen für die Wirtschaft und die Armee wichtig war.Hat Staudinger seine Rolle in der Zeit der Nazi-Diktatur reflektiert, als Sie mit ihm bei den „Arbeitserinnerungen“ gesprochen haben?Nicht besonders. Ich habe ihn mehrmals angegriffen deswegen. Er hat nie gesagt, ich konnte nicht anders; aber er sagte klar, die Industrie brauchte Kunststoffe. Er hat es mir aber nicht übel genommen, dass ich nachgefragt und ihn bisweilen angegriffen habe. Wenn das geschah, dann hat mich seine zweite Frau, Magda Staudinger, immer wieder in den Senkel gestellt und ihren Mann mit persönlichem Einsatz verteidigt.Staudingers pazifistische Äußerungen und seine Gedanken zur Unmenschlichkeit des modernen Massenvernichtungskriegs Anfang des 20. Jahrhunderts waren ja visionär, wie die Atombombe dann zeigte. Hat er sich in den 50er Jahren eigentlich noch in gesellschaftliche Debatten, Stichwort Wiederbewaffnung, eingemischt?Bisweilen ja, aber nicht sehr engagiert. Er war in der Zeit des Schreibens seiner Arbeitserinnerungen so in diese Fakten involviert, dass alles andere keine Rolle für ihn spielte. Einmal kamen wir auf das Thema Otto Hahn. Aber er meinte nur, dass Otto Hahn den Nobelpreis nicht hätte allein bekommen sollen, sondern auch Lise Meitner und Fritz Straßmann dran gewesen wären.Er wäre also vermutlich kein 68er geworden, wenn er noch ein paar Jahre gelebt hätte?Doch, ich glaube, er wäre sogar ein guter 68er geworden. Auch ich gelte ja als solcher durch meine Studienzeit bei Eugen Kogon in Darmstadt und Wolfgang Abendroth in Marburg. Ein wichtiges Schlagwort damals war: „Unter den Talaren, Muff von 1000 Jahren.“ Das hätte Staudinger völlig unterstrichen: Die Wissenschaft muss neue Wege gehen, und darf sich vor allem nicht nur auf die reinen Fakten zurückziehen. Darüber hinaus hat ein Hochschullehrer eine klare politische und soziale Verantwortung. Auch das habe ich von Hermann Staudinger gelernt.Nachrichten-Chefredakteur Christian Remenyi traf Helmut Ringsdorf in Mainz im Garten von dessen Haus. „Was ich erzählen kann, geht da besser als am Telefon“, meinte der Interviewte, und er hatte Recht.<h2>Hermann Staudinger: Leben und Wirken</h2>Kaiserreich, Weimarer Republik, Nazi-Diktatur und Bundesrepublik: Hermann Staudinger (1881 – 1965) erlebte ein Deutschland im Umbruch. Der Begründer der makromolekularen Chemie wollte zuerst Botanik studieren, entschied sich dann aber doch für Chemie. Er wurde im Jahr 1903 promoviert und war anschließend Assistent in Straßburg, wo er 1905 die Ketene entdeckte. Nach der Habilitation 1907 wurde er Professor in Karlsruhe, 1912 dann an der ETH Zürich. Im Jahr 1926 folgte er einem Ruf an das Institut für Organische Chemie der Universität Freiburg.Im Jahr 1922 prägte er den Begriff Makromolekül, doch bereits zwei Jahre zuvor hatte Staudinger das Konzept riesiger kovalent gebundener Moleküle vorgestellt, die kettenförmig aus immer gleichen Einheiten bestehen. Dieses – anfänglich skeptisch aufgenommene – Postulat wies Staudinger in den nächsten Jahren nach und erhielt 1953 den Chemienobelpreis „für seine Entdeckungen auf dem Gebiet der makromolekularen Chemie.“Literaturtipps:H. Staudinger: Arbeitserinnerungen, Dr. Alfred Hüthig Verlag, Heidelberg 1961Hierarchical Macromolecular Structures: 60 Years after the Staudinger Nobel Prize [Hrsg.: V. Percec], Teil I und II, Springer, Berlin-Heidelberg, 2013Life and work of Hermann Staudinger, von Markus Weber und Guido Deussing, Website K-online, <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://t1p.de/e661" target="_blank">t1p.de/e661</a></ext-link>Die im Interview von Helmut Ringsdorf erwähnten Staudinger-Arbeiten, welche die makromolekulare mit der Biochemie verknüpfen: Zangger-Festschrift, Verlag Rascher, Zürich 1934, 939–953; Chemiker-Zeitung 1937, 61, 549; Makromolekulare Chemie und Biologie, Verlag Wepf u. Co. Basel 1947<div>Aufnahmen aus Helmut Ringsdorfs Privatarchiv: Hermann Staudinger beim Erzählen und mit seiner Frau Magda im Jahr 1956.<img src="https://media.graphcms.com/BtOXWU1URyWjTZTyNlIH">

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Artikel

"Warmherzig, aber nüchtern und klar": Interview mit Helmut Ringsdorf

Vor einhundert Jahren postulierte Hermann Staudinger das Konzept der Makromoleküle und wurde zum Pionier dieses Chemiezweigs. Helmut Ringsdorf, der letzte Diplomand Staudingers, erzählt von einem Wissenschaftler, der seiner Zeit voraus war – in mehrerer Hinsicht. Nachrichten aus der Chemie: „Der...

Die Geschichte der als „Kunststoffe“ und „Plastik“ bekannt gewordenen Werkstoffe beginnt schon vor dem 19. und 20. Jahrhundert. Historische polymere Materialen begleiten die Menschheit seit Jahrtausenden, zum Beispiel der Kautschuk.
Wer heute „Plastik“ hört oder googelt, stößt bald auf Begriffe wie „billiges Plastik“, „Plastikverpackung“, oder „Plastik in der Umwelt“. Chemiker denken vielleicht lieber an die Rolle von Kunststoffen für Handys und Laptops, in Sportschuhen und Fußbällen, in High-Tech-Kunststoffen für Luft- und Raumfahrt, für Corona-Schutzmasken und -kleidung.Doch was sind eigentlich Kunststoffe – englisch: plastics. Was ist Plastik, was sind polymere Materialien, und wie weit reichen die ersten Kunststoffe zurück?<h2>109 Jahre „Kunststoffe“</h2>Im Jahr 1911 prägte Robert Escales den Begriff Kunststoffe. Er gründete das Journal Kunststoffe – eine Zeitschrift mit dem Untertitel „für Erzeugung und Verwendung veredelter oder chemisch hergestellter Stoffe – mit besonderer Berücksichtigung von Kunstseide und anderen Kunstfasern, von vulkanisiertem, devulkanisiertem (wiedergewonnenem) und künstlichem Kautschuk, Guttapercha usw. sowie Ersatzstoffen, von Zellhorn (Zelluloid) und ähnlichen Zellstofferzeugnissen, von künstlichen Leder und Ledertuchen (Linoleum), von Kunstharzen, Kasein-Erzeugnissen usw.“ (Abbildung). In dieser Aufzählung sind allerdings weder Guttapercha noch Linoleum vollsynthetisch hergestellte oder halbsynthetisch modifizierte (veredelte) natürliche Stoffe, sondern natürliche polymere Materialien (biogene Polymere). Diese erste Benennung hilft also zunächst auch nicht viel weiter.<figure><img src="https://media.graphcms.com/Zwd5T0SLqFNXg7ymlSQt"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Namensgeber: Der Titel der 1. Ausgabe der Zeitschrift Kunststoffe aus dem Jahr 1911.</figcaption></figure>
Im Jahr 1959 stellte Franz Patat, einer der Exponenten der frühen Polymerforschung, fest,1) dass die Bezeichnung „Kunststoffe“ unglücklich sei, da sie weder künstliche Ersatzstoffe wie „Kunsthonig“ seien noch irgend etwas mit „Kunst“ zu tun hätten. Tatsächlich sei „die Bezeichnung ‚künstlich‘ im Gegensatz zu natürlich höchst willkürlich, da die Verbindung von natürlichen Materialien wie Baumwolle, Holz, Kasein usw. mit Kunststoffen, auf Grund der im Prinzip ähnlichen Struktur und Organisation der Grund sei, warum Kunststoffe als modifizierte natürliche Materialien begannen und dass sie heute als 100%-ige Kinder der chemischen Retorte leibhaftige Vorfahren wie Leder, Kautschuk und Linoleum besäßen“.2)Aus all dem ist festzustellen, dass Kunststoffe vollsynthetisch erzeugte oder halbsynthetisch durch chemische Modifikation natürlicher Polymere erhaltene Materialien sind. Darunter fallen alle Verarbeitungsarten wie Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere sowie die Verwendungsformen als Schaumstoffe, Fasern, Folien, Lacke, Binder und Klebstoffe.Nicht jeder folgt jedoch dieser Einteilung. So schreibt Dietrich Braun in seiner „Kleinen Kunststoffgeschichte“ im Jahr 2013: „So eng verbunden und nur gemeinsam zu betrachten die Geschichte des Kautschuks und der Kunststoffe bis etwa 1900 sind, so trennten sich deren Wege bald danach, bis sich die Thermoplaste und Elastomere im zwanzigsten Jahrhundert wieder in schlagfest ausgerüsteten Kunststoffen und den sogenannten thermoplastischen Elastomeren trafen“.3) Aber bereits zwei Seiten später widerspricht sich der Autor: „Wie bereits ausgeführt, werden Kautschuke heute getrennt von den Kunststoffen als eine eigene Werkstoffgruppe betrachtet.“ Zunächst also ein gewisser Spagat, dann eine verwirrende Rolle rückwärts.Allerdings sind Kunststoffe bisher im DIN-Normenwerk nicht eindeutig definiert. Entsprechend DIN 7724 werden bislang polymere Werkstoffe „in Thermoplaste, Elastomere, Thermoplastische Elastomere und Duroplaste eingeteilt“.4)Das Ganze wird dadurch noch unübersichtlicher, dass es mittlerweile „Vitrimere“ gibt,5,6) das sind thermisch aktivierte, dynamische (also thermoplastisch verarbeitbare) Duroplaste. Muss die DIN-Definition auf nunmehr fünf Substanzgruppen erweitert werden?Vielleicht sollte mit weniger statischen Begriffen und zugleich einfacher und umfassender eingeteilt werden. Dabei wäre einzubeziehen, dass polymere Materialien nicht nur technisch als Werkstoffe, sondern zum Beispiel auch in Kunst und Design eine Rolle spielen.Mit „polymeren Materialien“ als Oberbegriff ließe sich daher zusammenfassend definieren:<list list-type="simple"><list-item></list-item></list>Polymere Materialien werden in Abhängigkeit von ihren chemischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften in Thermoplaste, Elastomere und Duroplaste eingeteilt.<list-item>Als Kunststoffe bezeichnet man alle chemisch modifizierten, biopolymeren Materialien oder synthetisch hergestellten polymeren Materialien, auch biobasierte.</list-item><list-item>Biopolymere Materialien lassen sich in biogene Polymere (natürliche polymere Materialien) und biotechnische Polymere (gentechnisch oder enzymatisch hergestellt) einordnen.</list-item>Mit diesen Definitionen ließe sich auch leichter erklären, dass Polyethylen – statt aus fossilen – aus rezenten, nachwachsenden Rohstoffen chemisch synthetisiert, im obigen Sinn kein biopolymeres Material wäre, sondern – bei konsequenter Bezeichnung – ein Biokunststoff.<h2>Was ist Plastik?</h2>Aus obigem ergibt sich keine Definition des Begriffs Plastik. Der Ausdruck Plastik wird im Deutschen umgangssprachlich verwendet. Er ist zudem mit dem angelsächsischen Terminus plastics verwandt. Die Übersetzung steht aber für: Kunststoffe.Daraus ergeben sich einige Schwierigkeiten. Einerseits bezeichnen plastics im englischen Sprachgebrauch auch Harze oder gar polymere Emulsionen sowie Dispersionen, wie es die International Organization for Standardization in ISPO 468/3-Part 3, Terminology of Resins, 1999 festlegt.7) Andererseits werden Kautschuke meist nicht miteingeschlossen: „rubbers, surface coatings, fibres … and these, largely for historical reasons, are not generally regarded as plastics“,8) oder „in addition to plastics materials, many fibres, surface coatings, and rubbers are also basically high polymers“.9)Der Beitrag verwendet deshalb im Folgenden die Bezeichnung polymere Materialien (polymeric materials).<h2>Der Beginn der Kunststoffgeschichte</h2>Der erste Kunststoff entstand halbsynthetisch, als Vorläufer der vollsynthetischen Materialien: über Schwefelbrücken vernetzter Naturkautschuk. Bei diesem wurde ein natürliches (biogenes) polymeres Material chemisch modifiziert.Im Jahr 1832 löste Friedrich Lüdersdorff Schwefel in Terpentin auf, um dessen Harzanteile zu entfernen. Mit dem solchermaßen „geschwefelten Öl“ von „feurig, gelber Farbe“ behandelte er „Federharz“, eine damalige Bezeichnung für Kautschuk, die sich von dessen teilweise elastischen, federnden Eigenschaften ableitete. Den gequollenen Naturkautschuk homogenisierte Lüdersdorff durch mechanisches Bearbeiten, nämlich Verreiben, Kneten und Walzen zu einem „Gummiteig“. Während dieses Prozesses ließen sich auch Farbstoffe und Pigmente einmischen. Nach dem Trocknen erhielt Lüdersdorff Überzüge oder Massen, bei denen „kein Zusammenkleben mehr zu befürchten“ ist. Außerdem wiesen sie „Biegsamkeit und Elastizität“ auf.10) Lüdersdorff veröffentlichte seine ausführlichen Beschreibungen, patentierte aber sein Verfahren nicht, da er an keiner kommerziellen Verwertung interessiert war.<figure><img src="https://media.graphcms.com/409rkUFQNSv6gvr1u455"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Titelblatt der Publikation „Das Auflösen und Wiederherstellen des Federharzes, genannt: Gummi elastikum; zur Darstellung luft- und wasserdichter Gegenstände etc.,“ von Friedrich Wilhelm Lüdersdorff, erschienen im Jahr 1832 im Berliner Boike-Verlag. ETH-Bibliothek Zürich, Rar 19398, doi: 10.3931/e-rara-52720</figcaption></figure>
Das erste Patent über genau diesen Prozess ließ sich Nathaniel Hayward 1837/38 in USA erteilen.11)<figure><img src="https://media.graphcms.com/WhgF9JcTTICKpu1LWfNz"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Charles Goodyear (1800 – 1860, oben) ist ein Pionier der Vulkanisation des Kautschuks. Er kaufte im Jahr 1838 das erste Patent zu diesem Prozess von Nathaniel Hayward (1808 – 1865).</figcaption></figure>
Zur gleichen Zeit arbeitete Charles Goodyear ebenfalls an der chemischen Modifizierung von Kautschuk mit Schwefel. Er kaufte im Jahr 1838 das Haywardsche Patent und dessen Eagle India Rubber Company und arbeitete künftig mit Hayward zusammen.12,13) 1839 mischte er Schwefel direkt in die Kautschukmasse und erhitzte diese. Aus Geldmangel reichte er allerdings erst am 1. Januar 1844 ein betreffendes US-Patent ein14) – fünf Wochen, nachdem einem britischen Konkurrenten ein eigenes Patent über die Verwendung von Schwefel erteilt wurde: Thomas Hancock am 21. November 1843.15,16) Goodyear prozessierte mehrere Jahre gegen Hancock mit dem Vorwurf, dieser habe seine Arbeiten heimlich kopiert. Goodyear verlor das Gerichtsverfahren in Großbritannien, wird heute aber dennoch von vielen als Erfinder der Kautschukvulkanisation, also des neuzeitlichen, vernetzten Kautschuks (Gummi) bezeichnet. Er starb 1860, verarmt, im Alter von 59 Jahren.17)Dieses frühe Kapitel der Kunststoffgeschichte zeigt, dass bereits am Anfang der industriellen Revolution galt: Zeit ist Geld (und umgekehrt). Auch damals wurde mit eher harten als elastischen Bandagen gekämpft.<h2>Was sind Polymere und polymere Materialien?</h2>Am 13. März 2020 jährte sich zum 100. Mal ein Ereignis, das folgenschwere wissenschaftliche, technische und industrielle Entwicklungen in Gang setzte: Hermann Staudinger reichte den Artikel „Über Polymerisation“ für die Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft ein.18) Zwei Jahre später, 1922, prägte er den Ausdruck „Makromoleküle“.19)Makromoleküle gibt es in der Natur schon lange: Proteine, Polynucleotide, Polysaccharide, Kohlenwasserstoffe oder Lignin. Technisch produzierte, durch verschiedene Polyreaktionstypen erhaltene Makromoleküle und Polymere spielen heute im Alltag eine unverzichtbare Rolle, etwa in Medizin und Verkehr, beim Sport oder für Kommunikationsgeräte.Außer den makromolekularen Grundstoffen erfordern polymere Materialien noch eine Vielzahl von Zusatzstoffen. Zu diesen Additiven zählen Füllstoffe, Farbmittel, Stabilisatoren, Verarbeitungshilfsmittel oder Weichmacher.<h2>Ein historisches polymeres Material</h2>Die Geschichte des vulkanisierten Kautschuks beginnt noch vor Lüdersdorff: Antonio de Herrera y Tordesillas (1549 – 1625), der spanische Hofchronist der neuen Eroberungen in Amerika, erwähnt ein Ballspiel Eingeborener, bei dem die Bälle aus einem Baumsaft hergestellt und nicht aufgeblasen werden. Sie seien besser als europäische, mit Luft gefüllte Bälle; damals bestanden diese aus lederumhüllten Schweinsblasen.20–22)Das spanische Wort für Kautschuk hule stammt vom aztekischen olli – ebenso übrigens chicle von aztekisch tzictli für Kaugummi.22)Die Azteken Mexikos (1350 – 1521) übernahmen das Hüftballspiel ulama von den Mayas (etwa 800 v. Chr. – 950 n. Chr). Die ältesten Maya-Funde aus Kautschuk stammen aus der Zeit um 300 v. – 250 n. Chr. Neben Bällen wurden auch Kautschukbänder, Figuren, Flaschen, Schläuche und Kleidungsstücke hergestellt. Ab dem dritten nachchristlichen Jahrhundert bauten die Mayas Ballspielplätze aus Stein. Solche Stadien wurden zu Hunderten in vielen Orten der mittelamerikanischen Halbinsel Yucatán archäologisch freigelegt (Fotos).<figure><img src="https://media.graphcms.com/VHWRvFThaVYafpQL1qgQ"><figcaption><label>Abb. 4: </label>Zeugnisse eines frühen Kunststoffzeitalters: Auf Ballspielplätzen der Maya-Kultur (etwa 800 n. Chr.), hier in Chichén Itzá, wurde mit Kautschukbällen gespielt. Derartige Bälle benutzten bereits die Olmeken (etwa 1600 – 1200 v.Chr.), hier Fundstücke aus El Manatí. Der aus dem aztekischen stammende Name Olmeken bedeutet: Leute aus dem Kautschukland. Fotos: André Möller, Michael J. Tarkanian (Sammlung des Instituto Nacional de Antropología e Historia, Veracruz)</figcaption></figure>
Erstmals wurde Kautschuk allerdings um zirka 1600 v. Chr. von den Olmeken verwendet. Der Name (von aztekisch olmecah) dieser frühesten mittelamerikanischen Kultur bedeutet: Leute aus dem Kautschukland. Aus dieser Zeit fanden sich in der Ausgrabungsstätte von El Manatí in Mexiko Bälle aus Vollkautschuk, die mit der Radiokarbonmethode datiert wurden.23) Der erste, einfache Ballspielplatz der Olmeken in Holzbauweise wurde in Chiapas (Mexiko) gefunden und datiert auf 1400 v. Chr.Für die etwa 3600 Jahre alten präkolumbianischen Kulturen waren Ballspiele ein festliches, religiöses, kulturelles und sportliches Ereignis, ähnlich einer Mischung aus Olympischen Spielen im antiken Griechenland, römischen Gladiatorenkämpfen und heutigen Fußballmeisterschaften.<h2>Vormoderne Kautschuktechnik</h2>Für die präkolumbianische Zeit lässt sich schon von einer gewissen Kautschuktechnologie sprechen: „America’s First Polymer Scientists.”23) Der Milchsaft des mesoamerikanischen Kautschukbaumes Castilla elastica wurde nach Einschneiden der Baumrinde gesammelt und mit dem Saft der Mondwinde Ipomea alba koaguliert. Da der Windensaft überdies Verbindungen mit Sulfonsäure- und Sulfonsäurechloridgruppen enthält, wird die ausgefällte und geformte Kautschukmasse über die Doppelbindungen der cis-1,4-Polyisoprenmoleküle langsam gerade so vernetzt, wie dies für ihre Verwendung als elastomeres Material optimal ist.22)Obwohl bei weitem nicht das älteste Beispiel, zeigt dies, wie uralt Kunststoffe sind. Mehr noch: Polymere Materialien spielen nicht erst seit hundert Jahren eine wichtige Rolle, sondern während der gesamten Menschheitsgeschichte.22)<h2>AUF EINEN BLICK</h2>Im Jahr 1911 prägte Robert Escales den Begriff Kunststoffe. Kunststoffe sind allerdings bis heute im DIN-Normenwerk nicht eindeutig definiert.Eine häufig angewandte Definition bezeichnet mit dem Begriff Kunststoffe alle chemisch modifizierten, biopolymeren Materialien oder synthetisch hergestellten polymeren Materialien (auch biobasierte).Historische polymere Materialien spielten eine wichtige Rolle während der gesamten Menschheitsgeschichte – Kautschuk etwa schon seit Jahrtausenden.<h2>Der Autor</h2>Der Chemiker Günter Lattermann, Jahrgang 1943, ist Gründungsvorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Kunststoffgeschichte dgkg und der Plastics History European Association PHEA. Er promovierte in Mainz und wirkte in der Makromolekularen Chemie I der Universität Bayreuth. Er hat verschiedene Lehraufträge zu Kunststoffen, unter anderem an der HTW Berlin.<div><img src="https://media.graphcms.com/qtnGlzi4ScSMuyhBKCaB">

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1 F. Patat, Wilhelm Exner Medaillen Stiftung, <a href="https://wilhelmexner.wordpress.com/die-medaillentraeger-seit-1921/franz-patat" target="_blank">wilhelmexner.wordpress.com/die-medaillentraeger-seit-1921/franz-patat</a></li><li>
2 F. Patat, Die Welt der Kunststoffe, Universitas – Zeitschrift für Wissenschaft, Kunst und Literatur 1959, 14 1187–1194</li><li>
3 D. Braun, Kleine Geschichte der Kunststoffe, 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München 2017, 127–130</li><li>
4 M. Klein, Einführung in die DIN-Normen, 13. Auflage, B. G. Teubner, Stuttgart, Beuth Verlag Berlin, 2001, 631</li><li>
5 M. Capelot, M. M. Unterlass, F. Tournilhac, L. Leibler, Catalytic Control of the Vitrimer Glass Transition, ACS Macro Lett. 2012, 1, 789–792</li><li>
6 N. J. Van Zee, R. NocilaŸ, Vitrimers: Permanently crosslinked polymers with dynamic network topology, Progress in Polymer Science 2020, 104, 101233</li><li>
7 G. Lattermann, Was sind eigentlich Harze? e-plastory 2013, Nr. 2</li><li>
8 J. A. Brydson, Plastics Materials, 5th edition, Butterworths, London 1989, VII</li><li>
9 S. Edmondson, M. Gilbert, The Chemical Nature of Plastics Polymerization, in Marianne Gilbert (Ed.), Brydson’s Plastics Materials, Elsevier, Amsterdam 2017, 19</li><li>
10 F. Lüdersdorff, Das Auflösen und Wiederherstellen des Federharzes, genannt. Gummi elastikum; zur Darstellung luft- und wasserdichter Gegenstände, J. W. Boike Verlag, Berlin 1832, 1–62</li><li>
11 N. Hayward, Improvement in the Mode of Preparing Caoutchouc with Sulphur for the Manufacture of Various Articles, US Patent 1,090, eingereicht 1838, patentiert 1839</li><li>
12 India – Rubber Manufactures, Scientific American 1861, IV (5), 67</li><li>
13 J. A. Garraty, Mark C. Carnes, American National Biography, Oxford University Press, 1999, 9, 276</li><li>
14 C. Goodyear, Improvement in India-Rubber Fabric, US Patent 3,633, 15. 06.1844</li><li>
15 B. Woodcraft, Titles of Patents of Invention, The Queen’s Printing Office, London 1854, 1227. 21, 11. 1843: “Thomas Hancock, an improvement or improvements in the preparation or manufacture of caoutchouc in combination with other substances, which preparation or manufacture is suitable for rendering leather, cloth, and other fabrics waterproof and to various other purposes for which caoutchouc is employed”</li><li>
16 Polytechnisches Journal, Johann Gottfried Dingler (Hrsg.) 1845, 97, 146–148</li><li>
17 Q. R. Skrabec, Jr., Rubber – An American Industrial History, McFarland &amp; Company, Inc, Jefferson 2014, 35–36</li><li>
18 H. Staudinger, Über Polymerisation, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1920, 53, 1073–1085</li><li>
19 H. Staudinger, J. Fritschi, Über die Hydrierung des Kautschuks und über seine Konstitution, Helv. Chim. Acta 1922, 5, 785–806</li><li>
20 R.Lindner, Der Satz „Der Ball ist rund“ hat eine gewisse philosophische Tiefe. Sport, Kultur Zivilisation, Transit Buchverlag GmbH, Berlin1983, 16</li><li>
21 E. C. Blaine, El olli en la plástica mexica – El Uso del hule en el siglo XVI, Universidad Nacional de México, México 2006, 71</li><li>
22 G. Lattermann, Pre- and protohistoric Biopolymeric Materials, e-plastory 2013, 3, 1–25</li><li>
23 M. J. Tarkanian, Dorothy Hostler, America’s First Polymer Scientists: Rubber Processing, Use and Transport in Mesoamerica, Latin America Antiquity 2011, 22, 469–486</li></ul>

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