Kunststoff Erfinder Otto Bayer (1902 – 1982)

Kunststoff oder Schweizer Käse?

Otto Bayer wird immer wieder gerne mit dem Gründer der Bayer AG verwechselt, dem Kaufmann Friedrich Bayer, der mit einem befreundeten Färber auf einem Küchenherd Mitte der 1880 Jahre einen der ersten künstlichen Farbstoffe herstellte. Dabei haben Friedrich und Otto Bayer nichts miteinander zu tun – dass sie denselben Nachnahmen tragen, ist reiner Zufall. Aber die Verwechslung zeigt immerhin eines: wie wichtig Otto Bayer und seine Entdeckungen für den Chemieriesen aus Leverkusen waren.

Zuerst wie immer der Lebenslauf in Schnellversion: Geboren wurde Otto Bayer 1902 in Frankfurt am Main, wo er mit 19 Jahren auch sein Chemie-studium begann. Schon nach drei Jahren, 1924, hatte er seinen Doktortitel in der Tasche und heuerte 1927 bei Deutschlands größten Chemiekonzern an. Das war damals allerdings nicht (oder nicht mehr) die Firma Bayer, die sich seit den Tagen der Handelsgesellschaft Friedr. Bayer et comp. seit Anno Tobak durchaus zu einem Weltkonzern gemausert hatte. Zu Otto Bayers Zeiten trug die Krone des Chemie-Spitzenreiters die IG Farben, ein Zusammenschluss aus vielen kleineren, aber bereits weltweit bekannten Chemiebetrieben, in der Jahre zuvor neben der BASF und der Agfa (den älteren noch bekannt als großer Produzent von Analogfilmen) eben auch Bayer aufgegangen war. 

Fasern statt Farbstoffe

Nach der Erfindung der Polyamide durch Carothers wurden Naturborsten wie in dieser Bürste aus Cellulosenitrat endlich durch hygienischere aus Kunststoff abgelöst. Otto Bayer sollte sich so etwas ähnliches wie Carothers ausdenken. Das ging erst einmal schief.

Der Name „IG Farbenindustrie“ (das IG steht für Interessengemeinschaft) war damals Programm: Künstliche Farbstoffe waren über Jahrzehnte hip gewesen, Chemiker in aller Welt versuchten sich an der Herstellung immer neuer künstlicher Farbstoffe und arbeiteten hart an Wegen, diese möglichst günstig herstellen und verkaufen zu können. Otto Bayer arbeitete sich in diesem bunten Umfeld schnell hoch; schon 1933 wurde er zum Leiter des wissenschaftlichen Hauptlaboratoriums des großen Farben-Standorts Leverkusen. Auch er hatte zunächst mit Farbstoffen zu tun, kümmerte sich aber auch um Pflanzenschutzmittel – und Kunststoffe.

Denn Farben waren zwar schön, aber zu Otto Bayers Zeiten befand sich die Industrie im Umbruch. Nur wenige Jahre zuvor hatte der Amerikaner Wallace Hume Carothers einen smarten Weg gefunden, Polyamid-Fasern wirtschaftlich herzustellen. Und gerade einmal zehn Jahre war es her, dass ein Professor aus Zürich namens Hermann Staudinger seinen staunenden Kollegen erklärt hatte, was Polymere im Kern eigentlich sind. Beides war in der Welt der Chemiker eingeschlagen wie eine Bombe. Praktisch über Nacht waren Farben „out“, Kunststoffchemie dagegen neu und aufregend, so in etwa das, was heute die Digitalisierung ist. Auch bei Bayer war die Devise: „So etwas wie diese Fasern von dem Carothers, so etwas wollen wir auch!“

Otto Bayer geht einen anderen Weg

Polyurethane waren früh auch bei Ingenieuren sehr beliebt – hier eine Kugelbüchse (1977), unter anderem aus PUR.

Nun geht leider auch in der Chemie nicht immer alles glatt. Denn der Kunststoff, den Otto Bayer und sein Team nach einiger Suche fanden, war für Fasern absolut nicht zu gebrauchen. 

Aber Bayer hatte sich ja auch einen ganz anderen Weg gesucht als Carothers: Da nun alle Welt an den Polymer-Aufbaureaktionen forschte, mit denen auch der Amerikaner Erfolg gehabt hatte – der sogenannten Polykondensation –, nahm sich Bayer einen anderen Pfad vor: die Polyaddition. Was hinter diesen Begriffen steckt, ist erst einmal gar nicht so wichtig. Dafür aber um so mehr das, was dabei in Otto Bayers Reagenzgläsern entstand: Polyurethane, abgekürzt PU (wobei Bayer lange das Kürzel „PUR“ verwendete). Und der Erfolg kam sogar relativ fix: Das Grundpatent für die PU-Herstellung datiert auf das Jahr 1937. 

Heute sind Polyurethana allerdings in erster Linie als Schaumstoff-Kunststoff bekannt: Die meisten von uns werden mit Sicherheit schon einmal auf einem Sessel oder Sofa gesessen habe, das aus „PU“ besteht. Auch in Autositzen ist dieser Kunststoff weit verbreitet. Und in Matratzen erst recht. Aber eigentlich dachte damals noch niemand an so etwas – man wollte ja eigentlich Fasern. 

Ein Möbelstück aus Polyurethan: Der Sessel „Leowald“ aus dem Jahr 1969.

Irgendeinem verträumten Laboranten muss damals jedoch etwas Wasser in die Materialproben geraten sein, mit denen man damals experimentierte – und darauf reagierten die ersten Polyurethanbausteine damals allergisch: Sie zersetzten sich, wobei Kohlendioxid entsteht. Aus dem Analyselabor kam eine dieser Proben zurück mit der Anmerkung: „Höchstens geeignet, um daraus Schweizer Käse-Imitationen zu machen“, so viele CO2-Bläschen waren in dem erstarrten Kunststoff eingeschlossen.

Die meisten Laborleiter hätten das wohl als Fehlschlag weggeworfen. Nicht Otto Bayer: Er ging der Sache nach. Und fragte sich vor allem, ob man diesen Effekt nicht für irgendwas nutzen könnte. So wurden die Schaumstoffe, im Prinzip ja Kunststoffe mit darin eingeschlossenen Gasbläschen, geboren. Keine Fasern, aber was Besseres!
 

Leicht und stabil: für Flugzeuge wie gerufen

Eine sogenannte Stoßbegrenzungsfeder für Autos aus PUR (1972 – 1978). Außen eine zähe, geschossene Haut, innen viele feine Bläschen, die Stöße abfangen konnten.

Die ersten Schaumstoffe waren allerdings noch eher hart und spröde. Aber durch den hohen Gasanteil darin erstaunlich leicht – CO2 wiegt ja so gut wie nichts – und durch die harten Wände der Gasbläschen dennoch stabil. Schon 1943/1944 ließ Bayer erste Polyurethane in einer Außenhaut aus vorbehandeltem Papier aufschäumen – das Ergebnis: Die ersten sogenannten PU-„Sandwichteile“, die im Prinzip heute noch verwendet werden. Nur ohne Papier, dafür zum Beispiel in Stahlprofilen, die dadurch praktisch unknickbar werden. Oder zur Schalldämmung. Ganz moderne Polyurethane bauen beim Aufschäumen inzwischen sogar eine eigene, superzähe Haut auf. 

Damals stand Deutschland allerdings noch im Krieg, also gab es in Leverkusen auch eine Reihe von Geheimprojekten für die Wehrmacht: Propellerblätter, Landeklappen, Schneekufen. Stabil und trotzdem leicht: das waren natürlich genau die Stichworte, auf die man in der Luftfahrt gewartet hatte.

Das sogenannte „Senftenberger Ei”, eine Ikone des Möbeldesigns aus dem Jahr 1968, bestand aus Polyurethan.

In den 1950er Jahren folgten dann endlich die weicheren Schaumstoffe für zivile Anwendungen. Und nicht nur die: Bald fand man heraus, dass sich PUR-Schaumstoffe nicht nur in Möbeln gut machten – etwa als Ersatz für Stroh und Pferdehaare –, sondern auch als Dämmstoff und als Aufprallschutz in den Armaturenbrettern von Autos. Aus „dem Polyurethan“ waren längst „die Polyurethane“ geworden, denn die beiden Bausteine, aus denen sich dieser Kunststoff aufbaut, lassen sich jeweils aus einem ganzen Zoo von Verbindungen aussuchen. Und alle geben Produkte mit anderen Eigenschaften. Sogar Lacke bestehen heute zu einem großen Teil aus Polyurethanen. 

Wer zuletzt lacht …

DIE Ikone des “DDR-Designs”: der sogenannte Z-Stuhl (auch „hockender Mann“), produziert von 1965 bis 1968 aus Polyurethan).

Und nicht nur Chemiker, auch Maschinenbauer beteiligten sich an der Erfolgsstory: Die Ingenieure lieferten sich ein Wettrennen um immer neue Maschinen, die man brauchte, um diese Rohstoffe überhaupt zu Produkten zu verarbeiten. Otto Bayer goss die Komponenten zur Erbauung des Publikums immer noch gerne von Hand in einem Eimer zusammen, aus dem dann nach etwas Rühren ein riesiger Schaumstoff-Pilz erwuchs. Heute verwendet man dafür modernste Hightech-Anlagen.

In unserer Zeit ist die Zahl der verschiedensten Produkte aus PU (oder eben PUR) dementsprechend fast ins unermessliche gewachsen: Stoßfänger, Autospoiler, Dachhimmel und Dämmstoffe für Kühlschränke und sogar Frachtcontainer, Klebstoffe, die auch Metalle und Gummi dauerhaft miteinander verbinden, Schuhsohlen und stoßdämpfende PUR-Gele, zum Beispiel für Fahrradsättel, und, und, und. Heute machen Polyurethane rund 5% aller weltweit produzierten Kunststoffe aus, zusammengenommen über 7 Millionen Tonnen. 

Auch Schuhsohlen wurden und werden aus Polyurethan gefertigt.

Das ist nicht viel vielleicht im Vergleich zu manchen anderen Polymerwerkstoff wie etwa aus der Familie der Polyolefine, aber an ihren jeweiligen Einsatzorten sind Polyurethane eben kaum zu ersetzen. Immerhin eine halbe Million Menschen sind weltweit mit der Herstellung und Verarbeitung von Polyurethanen beschäftigt.

Auch Otto Bayers Karriere haben die Polyurethane weiter durchstarten lassen: 1951 wurde er in den Bayer-Vorstand berufen, 1961 stand „Mitglied des Aufsichtsrats“ an seiner Bürotür, 1964 wurde er sogar dessen Vorsitzender. Und außerhalb der Bayer AG hagelte es Forscherpreise. Nicht schlecht für den Entdecker eines Kunststoffs, über den man sich zuerst lustig machte, weil er, anders als geplant, nicht recht zur Faser taugte.