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Verfahren zur Herstellung fein verteilten und wasserfreien Calciumsulfates
als Farbe Natürliches Bariumsulfat (Schwerspat) und künstliches Bariumsulfat (Blanc
fixe) werden in großem Umfange bei der Herstellung von Lacken-, Erd-, Pigment- und
Druckfarben verwendet,- und zwar als Naturweiß allein oder gemischt mit anderen
Stoffen, wie z. B. Porzellanerde (Kaolin), oder als Grundlage für hellgetönte Farben.
Neben Bariumsulfat benutzt man auch das billigere Calciumsulfat, jedoch gewöhnlich
nur in der Form von rein weißem, fein gemahlenem, wasserhaltigem Calciumsulfat oder
Gips. Für die Zwecke dieser Industrien kommen diese Stoffe nur im Zustand feinster
Vermahlung in Betracht, da sonst die körnige Struktur die Deckkraft und das gute
Aussehen sowie die Struktur der Farbe beeinträchtigen würde.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß bei der Herstellung von Farben,
die aus Calciumsulfat bestehen oder Calciumsulfat enthalten, dasjenige wasserfreie
Calciumsulfat verwendet wird, das .entsteht, wenn man bei der Behandlung von kristallwasserhaltigen
Formen des Calciumsulfates mit mehr oder weniger konzentrierter Schwefelsäure die
Menge undKonzentration der Schwefelsäure innerhalb solcher Grenzen wählt, daß seinerseits
das spezifische Gewicht der Schwefelsäure nach Aufnahme des gesamten Hydrätwassers
aus dem als Ausgangsmaterial benutzten Calciumsulfat nicht unter 1,3 sinkt
und anderseits bei der Reaktionstemperatur weder eine Lösung des Calciumsulfates
noch die Bildung von löslichem sauren Calciumsulfat in wesentlichen Mengen stattfindet.
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Dieses wasserfreie Calciurnsulfat besitzt eine äußerst fein verteilte,
scheinbar amorphe Form und eignet sich daher vorzüglich für die Herstellung von
Farben, die aus Calciumsulfat bestehen oder Calciumsulfat enthalten. Das genannte
wasserfreie Calciumsulfat ist also sowohl als Weißmittel als auch als Zusatzstoff
als auch als Grundlage für hellgetönte Farben verwendbar. Das wasserfreie Calciumsulfat
in der äußerst fein verteilten, scheinbar amorphen. Form ist mindestens gleichwertig
Bariumsulfat oder Blanc fixe, besitzt aber den technischen und wirtschaftlichen
Vorteil, daß es wesentlich billiger ist. Man kann z. B. durch Verwendung von gleichen
Teilen dieses Calciumsulfat und Kaolin einen Aufstrich für Druck- oder Kunstpapier
erzeugen, der die gleichen Ergebnisse erzielt -,vie diej enigen, die man bisher
.nur mit Hilfe einer Mischung von zwei Teilen bestwertigem Blanc fixe und einem
Teil Kaolin erreichen konnte.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäß
zur Verwendung gelangenden Calciumsulfates empfiehlt es sich, Schwefelsäure mit
einem spezifischen Gewicht von ungefähr 1,7 zu verwenden. Die Säure kann aber auch
während ihrer Verwendung auf die erforderliche Konzentration gebracht werden, z.
B. durch Erhitzen, Verdünnen usw. Vorteilhaft wird eine Säuremenge benutzt, die
etwas größer ist, als zur Wasserentziehung und Aufschließung des Gefüges des Ausgangsmaterials
notwendig ist.
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Obwohl die Endkonzentration der Schwefelsäure nach Aufnahme des gesamten
Hydratwassers bis auf 1,30 spezifisches Gewicht sinken kann, empfiehlt :es
sich, so zu arbeiten, daß dieEndkonzentration 1,35 bis 1,4 beträgt. Wenn das mit
bekannten Mitteln hergestellte Hemihydrat als Ausgangsstoff verwendetwird, werden
zweckmäßig, aber nicht notwendigerweise die Bedingungen für seine Umwandlung in
die gewünschte entwässerte und fein verteilte Form so gewählt, daß die weitere Kristallwasseraufnahme
vor dieser Umwandlung vermieden wird. Vorzugsweise wird imn allgemeinen das kristalliv
asserhaltige Ca S 04 z H. O, wie es natürlich in der Form von Gips gewonnen wird,
verwendet.
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Wenngleich die erhaltene fein verteilte wasserfreie Form des Calciumsulfates
in Anwesenheit von Wasser oder verdünnter Schwefelsäure langsam wieder Kristallwasser
anzieht, können die üblichen technischen Operationen des Waschens, Entsäuerns, Trocknens
usw. ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden. In Fällen, in denen unreine Formen
des kristallwasserhaltigen Calciumsulfates verwendet werden, werden die Verunreinigungen,
welche -in dem verwendeten Wasserentziehungsmittel löslich sind, wie beispielsweise
Eisenverbindungen in Schwefelsäure, gleichzeitig entfernt, so daß während der Behandlung
auch eine Reinigung in gewissem Umfange stattfindet. Wenn die Farbe infolge natürlich
vorkommender organischer Verunreinigungen unbefriedigend ist, kann sie durch Calcinierung
des behandelten Materials verbessert werden.
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Die Temperatur, bei welcher die Reaktion durchgeführt wird, richtet
sich nach der Natur und Konzentration der Schtvefelsäure und nach dem physikalischen
Zustand des Ausgangscalciumsulfates.
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In manchen Fällen können gewöhnliche oder niedrige Temperaturen Anwendung
finden, wobei jedoch die Aufschließung und Aufnahme des Hydratwassers längere Zeit
dauert.
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Nachstehend sind einige Beispiele für die Herstellung von wasserfreiem
Calciumsulfat in der äußerst fein verteilten und scheinbar amorphen Form angegeben,
welche erfindungsgemäß bei der Herstellung von weißen oder farbigen Farbstoffen
oder Farben, die aus Calciumsulfat bestehen oder Calciumsulfat enthalten oder als
Ersatz für Bariumsulfat verwendet werden sollen. Beispiel i i oo Gewichtsteile zerkleinertes
oder pulverisiertes, wasserhaltiges Calciumsulfat werden mit 3o Gewichtsteilen Schwefelsäure
vom spezifischen Gewicht 1,7 (bei 15' C) innig gemischt; dann wird diese Mischung
auf ungefähr i 4o' C erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die Mischung mit Wasser verdünnt,
ausgewaschen, bis sie säurefrei ist, und getrocknet oder getrocknet und. calciniert.
Beispiel z Zerkleinertes oder gepulvertes, kristallwasserhaltiges Calciumsulfat
wird mit Schwefelsäure geeigneter Konzentration (beispielsweise von ungefähr 1,7
spezifischem Gewicht bei 15' C) gemischt; dieses Mischen wird fortgesetzt, bis die
Umwandlung des Calciumsulfates in die gewünschte Form im wesentlichen vollendet
ist. Dann wird die Säure in der bekamiten Weise entfernt. Beispiel 3 i oo Gewichtsteile
wasserhaltiges Calciumsulfat und 15 Gewichtsteile Schwefelsäure mit einem spezifischen
Gewicht von 1,84 (bei 15' C) werden innig miteinander vermischt. Die Temperatur
der Masse wird auf ioo' C erhöht, und diese Temperatur wird so lange aufrechterhalten,
bis die Wasserentziehung und Aufschließung im wesentlichen vollendet ist. Dann wird
die Säure mit bekannten Mitteln entfernt. Beispiel 4 ioo Gewichtsteile wasserhaltiges
Calciumsulfat und 18 Gewichtsteile Schwefelsäure, die Schwefeltrioxyd im überschuß
:enthält (rauchende Schwefelsäure), werden innig miteinander gemischt. Die Konzentration
der Schwefelsäure ist gleich derjenigen Schwefelsäure, die man im Handel als 66%
Oleum bezeichnet. Die Mischung läßt man bei gewöhnlicher Temperatur abstehen, bis
die Wasserentziehung und Aufschließung im wesentlichen vollendet ist. Dann wird
die Säure mit bekannten Mitteln entfernt.